航空涂層材料大氣暴露試驗評價

文 璟，王 黎，郭年華

(1 廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665;2 海洋化工研究院有限公司，山東青島266071)

航空涂層材料對所涂敷的基材具有保護性，延長了飛機的維護周期和使用壽命，及表面裝飾等功能性作用。由于飛機在飛行和保障時所處的復雜環境，飛機涂層的老化性能是衡量涂層防護性的一個重要指標。戶外大氣環境下，太陽光尤其是紫外線常常是引起涂層老化降解的主要因素［1，2］。高原地區特有的氣候條件，如高紫外(紫外線平均照度為20W/m2，高于海平面紫外線平均照度20 倍以上)、高溫差、風沙大、氣壓低等，對有機涂層破壞能力極強，對涂層老化具有非常強的加速效果［3］。

將可用于飛機蒙皮的涂層系統在拉薩大氣試驗站進行了兩年的大氣暴露試驗，本文對這兩年的大氣暴露試驗數據進行了整理，通過對涂層顏色以及光澤等老化數據的分析，對這幾組航空材料的涂層體系和顏料體系進行了評價。

1 試驗

1.1 測試標準

大氣暴露試驗按GB/T 9276 規定進行;漆膜光澤按照GB/T 9754 進行測定;漆膜色差按照GB/T 11186.2 和GB/T 11186.3 進行測定;涂層老化評級方法按照GB/T 1766 進行。

1.2 制板

試驗樣品共有7 組涂層材料試片(試片尺寸:250mm ×150mm ×1mm，試片材質:2024 - T3 鋁合金板)，每組各4 片，采用空氣噴涂、常溫干燥，詳情如表1。

1.3 試板投放

樣品暴曬地點為拉薩站，該試驗站的環境參數及特征見表2。

表1 航空涂層材料大氣暴露試驗樣板制備Table 1 Preparation of aircraft coatings test panels

表2 大氣環境試驗站－拉薩站的環境參數及特征Table 2 Environmental parameters and characteristics of Lasa

圖1 航空涂層材料大氣暴露試驗樣板原始上架圖Fig.1 The original position of aircraft coatings test panels

試板投試方式為直接大氣暴露(如圖1)，朝向:南，角度:45°，試驗周期2年，試板進行光澤和色差的檢測時間為:原始檢測(0個月)、3個月、6個月、9個月、12個月、18個月、24個月。七組涂層材料試片，每組各4 片樣品，其中每組各留有1 片作保留試樣，另3 片進行大氣暴露試驗。

2 試驗結果與討論

投放的7 組涂層材料試板，每組中4 號試板為保留樣板，其余3 片樣板進行測試，測試數據與原始數據進行對比，經過24個月的拉薩大氣暴露試驗，七組試板除了顏色、光澤有變化外，未發生起泡、粉化、裂紋、脫落等其他老化現象。

2.1 色差

投放的7 組涂層材料試板的色差數據對比如表3。

表3 七組試板色差數據對比Table 3 The color difference of seven groups test panels

由表3 的色差數據，繪制圖2。

圖2 七組試板大氣暴露試驗色差變化圖Fig.2 Color difference of seven group test panels in natural weathering test

(1)從圖表可以看出，色差變化從低到高的順序為:G 白色，B 次白，F 灰色，C 深藍，A 綠色，E 藍色，D 紅色。

(2)七組試板的變色程度和等級:G 白色、B 次白、F 灰色為0 -1 級，C 深藍、A 綠色、E 藍色為1 -2 級，D 紅色為3 級，說明以無機顏料為主的涂層系統(G 白色、B 次白、F 灰色)的耐候性明顯好于以有機顏料為主的涂層系統。

(3)同一涂層體系(A、B、C、D 為同一涂層體系，E、F、G 為同一涂層體系)不同顏色試板之間的色差變化和顏料的耐候性有直接關系，無機顏料(白色)的耐候性明顯好于有機顏料(綠色、藍色、紅色)的耐候性。

2.2 光澤

投放的7 組涂層材料試板的光澤數據對比如表4。

由表4 的光澤數據，繪制圖3。

表4 七組試板光澤數據對比Table 4 The gloss of seven groups test panels

圖3 七組試板大氣暴露試驗光澤變化圖Fig.3 Gloss loss of seven group test panels in natural weathering test

(1)從圖表可以看出，經過24個月的拉薩大氣暴露試驗，七組試板中有六組試板的光澤保持率在70%以上(E 藍色光澤保持率在68%左右)。

(2)七組試板的光澤保持率與涂層體系和顏料體系沒有明顯關聯，試板光澤數據有一定的跳躍性，但在12個月以后呈明顯的上升趨勢。

3 結論

(1)通過對七組試板的色差數據分析，以無機顏料為主的涂層系統的耐候性明顯好于以有機顏料為主的涂層系統，其變色程度和等級為:G 白色、B 次白、F 灰色為0 -1 級，C 深藍、A 綠色、E 藍色為1 -2 級，D 紅色為3 級。

(2)七組試板的光澤保持率與涂層體系和顏料體系沒有明顯關聯，經過2年的拉薩大氣暴露試驗，試板的光澤保持率普遍在70%以上。

(3)經過24個月的拉薩大氣暴露試驗，七組試板未發生起泡、粉化、裂紋、脫落等老化現象。

(4)涂層的色差和失光率在12個月以后有明顯的上升趨勢，說明自然曝曬試驗一年至一年半的期間是材料發生老化現象的關鍵期。

［1］潘瑩，張三平，周建龍，等. 大氣環境中有機涂層的老化機理及影響因素［J］. 涂料工業，2010，40(4):68－72.

［2］王輝，宣衛芳，劉靜，等. 飛機蒙皮用含氟聚氨酯涂層老化原因分析［J］. 裝備環境工程，2011，8(5):43－46

［3］盧言利. 有機涂層高原環境影響參數分析及老化機理研究［J］. 涂料工業，2012，42(4):12－16.