可剝涂料在飛機臨時防護上的應用

韋利軍，張強

（1.中國特種飛行器研究所，結構腐蝕防護與控制航空科技重點實驗室，荊門 448035；2.南部戰區海軍保障部，湛江 524000）

引言

常規涂料體系在使用中必須與基體保持良好的附著力，一般來講涂層不應輕易通過剝離，拉動或其他任何物理或化學方法輕易去除。但是，可剝涂料作為一種臨時涂層，可以在其使用壽命結束或達到使用目的后從表面上剝離下來。可剝離涂層在其使用壽命期間應對所施加基材具有良好的附著力。同時，膜層必須表現出良好的柔韌性，以便在達到其目的后可以將其作為連續的薄片剝離[1]。可剝離涂層作為基材表面不可滲透的膜，可以防止產品在生產，存儲和運輸過程中受到外部的機械，物理，化學侵蝕及其他表面損傷[2]。除此之外可剝涂層也可用于去除表面上存在的污染物以及化學銑切保護涂料。由于其與多種基材具有良好的相容性，可剝離涂料可用于金屬、塑料、玻璃和混凝土等材料表面。可廣泛應用于核反應堆、光學、汽車、地板涂料、電子保護、航空航天等領域。

1 . 可剝涂料作用機理及分類

1.1 可剝涂料作用機理

1.1.1 可剝性

涂層-基材系統中的內聚力和粘附力是確保涂層易于剝離的關鍵因素。當可剝涂料中成膜物質的內聚力遠大于涂層與其基材之間的粘附力時便可在外力作用下成片剝離涂層而不會殘留[3]。可剝涂料體系中所使用的脫模劑是另一個關鍵因素，脫模劑的使用有效降低了涂層對基材的粘附力并增強了薄膜的剝離能力。除此之外也可以使用表面能較低的有機硅改性樹脂等降低涂層的粘附力。使用不同的聚合物，脫模劑及添加劑結合在一起，便能得到一系列粘附力不同、可用于不同場合的可剝涂料。

1.1.2 去污性

可剝涂料去污機理分為三種：①表面吸附，可剝涂料固化前黏度較稀，極易滲透、包裹并吸附基體表面污染物顆粒。待其完全固化后，污染物包裹在涂層之中，撕去涂層便可起到清潔作用。②粘力，在制備可剝涂料時加入粘性物質，在與污染物質接觸時與之粘牢。③化學鍵力，對于部分特殊的難以去除的污染物，向可剝涂料中加入可與污染物發生化學反應生成化學鍵的物質，剝離涂層時除去污染物[4-7]。

1.1.3 防護性

可剝涂料在基材表面固化后形成一層致密連續的聚合物膜，可以隔絕外部腐蝕性物質減少化學損傷。膜層具有一定的強度和韌性，可以防止設備受到外部應力造成的物理損傷[8]。

1.2 可剝涂料的分類

通常用于可剝離涂料制備的聚合物有乙烯基聚合物[9]及其共聚物，聚氨酯[10]，丙烯酸[11]，纖維素及其衍生物[12,13]。使用不同聚合物制備的可剝涂料的性質如表1所示。 根據所使用的樹脂，添加劑，脫模劑，溶劑的不同，涂料可表現出不同的物理和化學性質，使其適合于特定應用。根據是否使用使用溶劑及所使用溶劑的類型可將可剝涂料分為熱熔型、溶劑型及水性可剝涂料[14]。

1.2.1 熱熔型可剝涂料

熱熔型可剝涂料中不含任何溶劑。涂層的的主要成膜物質一般為乙酸丁酸纖維、乙基纖 維素等熔點較低的線型聚合物，在制備過程中向基體樹脂中加入其他輔助材料于高溫下混煉而成。這種可剝涂料在常溫下表現為強而韌的塑料，使用前需將將溫度升高至樹脂的粘流溫度溫度以上方可進行浸涂。由于其使用條件復雜、施工操作不便、涂覆至基材難以接觸到的表面困難，導致其應用領域收到限制[15]。

1.2.2 溶劑型可剝涂料

溶劑型可剝涂料主要采用酚醛樹脂和過氯乙烯混合樹脂、星形苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯酸樹脂、乙烯基樹脂、尼龍共聚物等為成膜材料，使用有機溶劑將其溶解后加入其它助劑混合均勻得到。大部分可以采用噴涂、刷涂、輥涂、浸涂等方式，操作方便、膜層固化較快。盡管溶劑型可剝涂料存在使用大量有機溶劑并造成環境污染及資源浪費的情況。但由于溶劑型可剝涂料擁有比水性可剝涂料更為優異的在強度、伸長率、以及耐腐蝕性能等優點，目前仍為市場上的主流產品[16, 17]。

1.2.3 水性可剝涂料

水性可剝涂料根據成膜樹脂在水中的分散形式一般可以溶液型、乳液型以及分散型。與溶劑型可剝涂料相比，水性可剝涂料的固化時間受空氣濕度及溫度的影響很大且一般所需時間更長，除此之外，膜層的力學性能及耐久性也稍差。由于擁有安全環保、符合綠色化學理念、對施工者健康幾乎無影響等優點，吸引了大量科研工作者前去研究。目前聚氨酯類、有機硅類、丙烯酸樹酯類和聚乙烯醇類等這幾種水性可剝涂料已得到廣泛使用[18]。

2 可剝涂料在飛機臨時防護中的應用

2.1 飛機的清潔

飛機地板艙、尾艙空間狹小清洗困難，容易積累大量的灰塵或腐蝕性介質造成艙內重要設備損壞。此時使用韌性較好可剝涂料噴涂，待其粘附灰塵并固化后可將其整體剝離以達到清潔的效果。除此之外當飛機執行特殊任務，如暴露在核輻射，難以清洗的腐蝕介質中后通過常規的清洗方法往往難以達到滿意的效果。Daniela Pulpea[19]等將八種不同類型的絡合劑用于開發新的可生物降解的去除放射性元素污染的可剝涂料，使用這種可剝涂料可以有效清除受60Co，133Ba，137Cs和241Am放射性污染的各種表面上的污染物。該可剝涂料溶液中包含兩種粘土：膨潤土（BT）和皂石（SP），它們具有吸附特定離子的能力，從而提高了溶液的去污效率。溶液顯示的去污系數在137Cs下（在所有表面上）均優于95 %，在60Co和133Ba下超過90 %，在241Am（在除鍍鋅金屬板外的所有表面上）均超過72 %。

表1 幾種可剝涂料中常見的成膜樹脂的性質及用途

2.2 機體的臨時性封存防腐蝕

航空兵部隊尤其是海軍航空兵使用的武器裝備如飛機、航炮等，由于受到周圍介質，如大氣、水分或鹽霧等的腐蝕作用，會使武器性能下降，安全性無法保障，甚至失效報廢。曹永鵬[20]以氯代聚氯乙烯、增韌劑、抗氧化劑、光穩定劑、抗菌劑、有機溶劑等為基礎配方。研制出一種性能優異的可剝性防腐蝕封存涂料，將該涂料噴涂或浸涂在裝備表面，可得到防腐蝕性能優異的涂層。同時，形成的涂層又具良好的可剝性，當裝備需要起用時，可快速將涂層剝離。封存期間無需對裝備進行維護，節省大量人力物力。啟封后的表面光潔如前，各種部件無腐蝕現象，達到了飛機原位防腐蝕封存處理的要求。

2.3 施工過程中的快速遮蔽

在飛機表面進行噴砂、打磨、噴漆過程中，往往需要對操作部位附近區域進行遮蔽保護（如圖1），以免對其他不需施工部位造成破壞。遮蔽過程繁瑣耗時，有時工作量甚至大于施工量，嚴重影響了施工效率及進度。此時使用可剝涂料噴涂或刷涂到需要遮蔽的物體表面進行保護，待施工結束后剝離涂層可有效加快工作進度。鍍膜有機玻璃是表面鍍有一層ITO 膜的有機玻璃，該膜層提高了有機玻璃對微波的衰減性，是一種具有隱身功能的材料。為避免鍍膜玻璃在搬運和裝配以及后期施工過程中受到擦傷、污染。傅念清[21]制備出一種水性聚氨酯可剝保護涂料，制備的涂料固化后具有一定硬度、能有效保護鍍膜玻璃、且涂層具有良好的可剝性，對鍍膜玻璃性能無影響。除遮蔽有機玻璃外，該可剝涂料也可用于遮蔽飛機輪胎，隔熱棉等不可接觸有機溶劑的部位。

2.4 外場施工配件防護

圖1 施工中的遮蔽

飛機外場維護、修理用配件一般需要長期保存。為了避免零件件腐蝕一般使用油紙包裹、涂敷潤滑脂或抹油的方法進行防護。然而油紙包裹一般難以完全隔離腐蝕介質的侵入，涂敷潤滑脂或抹油又極易在零件沾灰造成零件磨損且使用前清洗困難。除此之外，一些精密的電子配件并不適合使用上述方法進行防護。如果使用噴涂可剝涂料的方法防護便可得到致密清潔的膜層對其進行防護，且需要使用時又可快速剝離。

3 總結

可剝涂料具有操作簡單、啟封方便等突出優點，應用范圍遍布精密儀器、高檔設備、航空航天、電鍍材料、化學銑切、建筑行業的臨時保護及核工業設備的去污等領域。在飛機臨時防護方向主要應用飛機的清潔、機體的臨時性封存防腐蝕、施工過程中的快速遮蔽、場施工配件防護等領域。作為一種性能優異的功能涂料，可剝涂料在飛機防護中的使用還有待開發。近年來，隨著水性可剝涂料的與溶劑型可剝涂料性能逐漸接近、紫外光固化可剝涂料的研發、膜層氣密性的提高，可剝涂料必然會越來越廣泛的應用到飛機防護中。