本發(fā)明涉及一種保護(hù)浮空器囊體材料的涂料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
浮空器囊體保護(hù)涂料是指用于浮空器囊體材料上具有保護(hù)作用的涂料，主要分為浮空器囊體阻氦涂料和浮空器囊體保護(hù)涂層。浮空器一般是指比重輕于空氣的、依靠大氣浮力升空的飛行器。在電子和軍事民用領(lǐng)域，一般不將熱氣球劃在浮空器范圍內(nèi)。此外，空間飛艇不一定依靠浮力。除了軍用外，大型民用浮空器還可以用于交通、運(yùn)輸、娛樂(lè)、賑災(zāi)、影視拍攝、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等等。浮空器囊體保護(hù)涂料的氦氣阻隔率、耐磨性、耐老化性等特殊性能能夠保證浮空器能夠平穩(wěn)工作、浮空器工作人員的安全以及浮空器的工作壽命，對(duì)浮空器長(zhǎng)期完成工作任務(wù)起著重要作用。
我國(guó)自主研發(fā)的浮空器囊體材料主要由芳綸纖維組成，其具有氦氣阻隔性較低、耐老化性能較差等缺點(diǎn)，在不涂覆防護(hù)涂層的前提下無(wú)法達(dá)到上天工作的技術(shù)要求。由中國(guó)航天科工集團(tuán)自主研發(fā)的浮空器囊體材料，其氦氣阻隔率較低，無(wú)法保障飛艇處于長(zhǎng)時(shí)間正常工作狀態(tài)；耐紫外老化性較差，致使浮空器使用壽命較短，當(dāng)前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的普通耐老化涂料其耐磨性無(wú)法與柔性的芳綸纖維基材相匹配，加之國(guó)外在該領(lǐng)域的技術(shù)封鎖和依靠進(jìn)口造成的巨額費(fèi)用，急需一種能夠長(zhǎng)期使用、具備較高氦氣阻隔性、耐磨性、耐老化性的新型浮空器囊體保護(hù)涂料，以盡量減少浮空器的研發(fā)成本及維護(hù)費(fèi)用，并提升其運(yùn)行穩(wěn)定性。對(duì)于改善國(guó)產(chǎn)浮空器工作穩(wěn)定性與延長(zhǎng)使用壽命，具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種主要涂覆于浮空器囊體材料表面以提升其氦氣阻隔性、耐老化性及耐磨性能與浮空器囊體材料相匹配的的聚氨酯系浮空器囊體保護(hù)涂料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種保護(hù)浮空器囊體材料的涂料，該涂料由A組分和B組分混合制備而成，A組分與B組分的質(zhì)量比為100:10～15；
其中，按重量份，A組分包括以下組成：
聚氨酯樹(shù)脂：45～55份
鈦白粉：10～15份
消泡劑：0～1份
分散劑：0～1份
稀釋劑：25～35份
B組分為：聚酰胺固化劑。
優(yōu)選地，A組分中的聚氨酯樹(shù)脂為NY-35型聚氨酯樹(shù)脂。
優(yōu)選地，A組分中的鈦白粉為金紅石型2377#鈦白粉。
優(yōu)選地，A組分中的稀釋劑為質(zhì)量比為4:1的二甲苯與正丁醇的混合液。
優(yōu)選地，A組分中的分散劑為帶酸性基共聚物的溶液。
優(yōu)選地，A組分中的消泡劑為聚硅氧烷的二異丁酮溶液。
優(yōu)選地，A組分中的消泡劑為BYK-066N型消泡劑。
本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能夠嚴(yán)格控制涂層厚度，進(jìn)而限制浮空器囊體材料的單位面積增重且涂層結(jié)構(gòu)均勻、性能較高、施工方便的涂覆工藝。為此，本發(fā)明提供上述涂料的制備方法以及其具體的應(yīng)用。
本發(fā)明進(jìn)一步提供所述的涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)在配料罐中加入45～55份聚氨酯樹(shù)脂、10～15份鈦白粉，0～1份分散劑、0～1份消泡劑，攪拌，再向其中加入玻璃珠，在2500～3500r/min下分散2～4h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿，記為A組分；
(2)將A組分與B組分按100:10～15的質(zhì)量比進(jìn)行混合，攪拌均勻，即得保護(hù)浮空器囊體材料的涂料。
上述制備方法更具體地包括以下步驟：(1)將45～55份聚氨酯樹(shù)脂加至配料罐中，并加入10～15份鈦白粉，0～1份分散劑，0～1份消泡劑，以450～550r/min的轉(zhuǎn)速攪拌25～35min，再向其中加入直徑為2～3mm的玻璃珠80～120g，在2500～3500r/min下高速分散2～4h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿，記為A組分；
(2)將A組分與B組分按100:10～15的質(zhì)量比進(jìn)行混合，以100～200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15～30min，即得保護(hù)浮空器囊體材料的涂料。
進(jìn)一步地，將上述制備方法獲得的涂料利用6μm涂布線棒涂覆至浮空器囊體基材上，待涂料固化干燥，即得浮空器囊體材料保護(hù)涂層。
特別強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明使用的涂布線棒規(guī)格為6μm，若涂膜厚度高于6μm，會(huì)導(dǎo)致涂膜厚度過(guò)大，引起基材單位面積增重超重。
本發(fā)明的保護(hù)浮空器囊體材料的涂料及其制備方法具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明所述的浮空器囊體材料保護(hù)涂料能夠在室溫下固化成膜，24h內(nèi)完成實(shí)干，其干燥方式由于傳統(tǒng)聚氨酯彈性體需要加熱烘干的干燥方式，可以適應(yīng)于不同形態(tài)、尺寸的基材；
(2)本發(fā)明所述的浮空器囊體材料保護(hù)涂料在室溫下固化成膜后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無(wú)表面缺陷，光澤度較好，漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，固化后附著力較好，耐磨性?xún)?yōu)異；
(3)本發(fā)明以特殊的聚氨酯(NY-35型聚氨酯樹(shù)脂)為基體，加以適量的鈦白粉以提升涂料的遮蓋力，制備的浮空器囊體材料保護(hù)涂料能與浮空器囊體基材柔韌性相匹配，大幅度提升其氦氣阻隔性，涂覆該保護(hù)涂料的基材在經(jīng)受搓揉試驗(yàn)后，其氦氣阻隔性雖有所下降，但仍符合技術(shù)要求。
因此，本方法制備的浮空器囊體材料保護(hù)涂料能夠在常溫下快速固化干燥，涂膜具有優(yōu)良的氦氣阻隔性以及良好的耐磨性、耐老化性，滿足浮空器囊體材料的保護(hù)要求。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例中所使用的各種化學(xué)試劑生產(chǎn)廠家如下，如無(wú)特殊說(shuō)明，均通過(guò)常規(guī)商業(yè)途徑獲得。
NY-35型聚氨酯樹(shù)脂購(gòu)自煙臺(tái)華大化學(xué)集團(tuán)有限公司；鈦白粉購(gòu)自上海蒙美化工有限公司；消泡劑(BYK-066N)購(gòu)自德國(guó)BYK公司；分散劑(TEGO-628)購(gòu)自德國(guó)贏創(chuàng)公司；固化劑購(gòu)自煙臺(tái)華大化學(xué)集團(tuán)有限公司；稀釋劑即溶劑為二甲苯:正丁醇＝4:1(質(zhì)量比)的混合液；二甲苯購(gòu)自凱信化學(xué)試劑有限公司公司，正丁醇購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
實(shí)施例1
以煙臺(tái)華大化學(xué)集團(tuán)有限公司的NY-35型聚氨酯樹(shù)脂進(jìn)行浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進(jìn)行性能測(cè)試。
浮空器囊體材料保護(hù)涂料：
由A組分、B組分混合制備而成，其中，B組分的質(zhì)量含量為A組分的12.5％，各組分具體如下：
A組分：聚氨酯樹(shù)脂：50份；
鈦白粉：12份；
消泡劑：1份；
分散劑：1份；
溶劑：30份；
B組分：固化劑。
浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備方法：
(1)將50份聚氨酯樹(shù)脂加至配料罐中，并向其加入12份鈦白粉，1份分散劑，1份消泡劑，30份溶劑以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min；
(2)再向其中加入直徑為3mm的玻璃珠100g，在2500～3500r/min下高速分散3h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿記為A組分；
(3)將A組分與B組分按100:12的質(zhì)量比進(jìn)行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護(hù)涂料；
將浮空器囊體材料保護(hù)涂料用6μm的涂布線棒涂覆至20×20芳綸纖維基材上，室溫下固化成膜，同時(shí)測(cè)定漆膜干燥時(shí)間，待漆膜固化干燥完全后進(jìn)行漆膜的一系列性能測(cè)試和研究，具體結(jié)果如表1所示。
表1實(shí)施例1所得浮空器囊體材料保護(hù)涂料綜合性能測(cè)試結(jié)果
由表1可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無(wú)表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時(shí)間≤2h，實(shí)干時(shí)間≤24h；附著力為1級(jí)，接近0級(jí)；漆膜厚度為0.33～0.38mm，單位面積增重13.5g/m2，遠(yuǎn)低于既定要求；對(duì)其漏氦率進(jìn)行測(cè)試，未經(jīng)搓揉時(shí)為584ml/m2，搓揉100次后為729ml/m2，漏氦率遠(yuǎn)低于既定技術(shù)要求。
囊體材料的氦氣阻隔率之所以得到提高，是因?yàn)橥扛擦舜吮Ｗo(hù)涂料后，囊體材料上的孔隙得到填補(bǔ)，進(jìn)而材料的漏氦率下降；經(jīng)受了100次搓揉后，囊體材料的漏氦率上升，是因?yàn)樵诖耆嗟倪^(guò)程中，囊體材料保護(hù)涂層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，囊體材料表面褶皺增加，層間孔隙增多，進(jìn)而材料缺陷增多，對(duì)氦氣的阻隔性下降，但由于涂覆的涂料柔韌性較好，在經(jīng)受100次搓揉后，仍能保持與基材相匹配的柔韌性，故涂層結(jié)構(gòu)被破壞的程度較小，仍對(duì)氦氣保持良好的阻隔性。據(jù)了解，沒(méi)有涂覆該保護(hù)涂料的基材在經(jīng)受100次搓揉后，其漏氦率將由常態(tài)的1000ml/m2上升至2000～3000ml/m2。
實(shí)施例2
同樣地，以煙臺(tái)華大化學(xué)集團(tuán)有限公司的NY-35型聚氨酯樹(shù)脂進(jìn)行浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進(jìn)行性能測(cè)試。
浮空器囊體材料保護(hù)涂料：
由A組分、B組分混合制備而成，其中，B組分的質(zhì)量含量為A組分的12.5％，各組分具體如下：
A組分：聚氨酯樹(shù)脂：50份；
鈦白粉：20份；
消泡劑：1份；
分散劑：1份；
溶劑：30份；
B組分：固化劑；
浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備方法：
(1)將50份聚氨酯樹(shù)脂加至配料罐中，并向其加入20份鈦白粉，1份分散劑，1份消泡劑，30份溶劑以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min；
(2)再向其中加入直徑為3mm的玻璃珠100g，在3000r/min下高速分散3h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿記為A組分；
(3)將A組分與B組分按100:12的質(zhì)量比進(jìn)行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護(hù)涂料；
將浮空器囊體材料保護(hù)涂料用6μm的涂布線棒涂覆至20×20芳綸纖維基材上，室溫下固化成膜，同時(shí)測(cè)定漆膜干燥時(shí)間，待漆膜固化干燥完全后進(jìn)行漆膜的一系列性能測(cè)試和研究，具體結(jié)果如表2所示。
表2實(shí)施例2所得浮空器囊體材料保護(hù)涂料綜合性能測(cè)試結(jié)果
由表2可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無(wú)表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時(shí)間≤2h，實(shí)干時(shí)間≤24h；附著力為1級(jí)，接近0級(jí)；漆膜厚度為0.35～0.38mm，單位面積增重21.6g/m2，滿足既定技術(shù)要求；對(duì)其漏氦率進(jìn)行測(cè)試，未經(jīng)搓揉時(shí)為575ml/m2，搓揉100次后為784ml/m2，漏氦率遠(yuǎn)低于既定技術(shù)要求。
對(duì)比例1
以浙江華峰集團(tuán)有限公司研制的JF-A-WV1008B型聚氨酯樹(shù)脂進(jìn)行浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進(jìn)行性能測(cè)試。
浮空器囊體材料保護(hù)涂料：
由A組分、B組分混合制備而成，其中，B組分的質(zhì)量含量為A組分的12.5％，各組分具體如下：
A組分：聚氨酯樹(shù)脂：50份；
鈦白粉：12份；
消泡劑：1份；
分散劑：1份；
溶劑：30份；
B組分：固化劑；
浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備方法：
(1)將50份浙江華峰集團(tuán)有限公司研制的JF-A-WV1008B型聚氨酯樹(shù)脂加至配料罐中，并向其加入12份鈦白粉，1份分散劑，1份消泡劑，以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min；
(2)再向其中加入直徑為3mm的玻璃珠100g，在3000r/min下高速分散3h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿記為A組分；
(3)將A組分與B組分按100:12的質(zhì)量比進(jìn)行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護(hù)涂料；
將浮空器囊體材料保護(hù)涂料用6μm的涂布線棒涂覆至20×20芳綸纖維基材上，室溫下固化成膜，同時(shí)測(cè)定漆膜干燥時(shí)間，待漆膜固化干燥完全后進(jìn)行漆膜的一系列性能測(cè)試和研究，具體結(jié)果如表2所示。
表3對(duì)比例1所得浮空器囊體材料保護(hù)涂料綜合性能測(cè)試結(jié)果
由表3可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無(wú)表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時(shí)間≤2h，實(shí)干時(shí)間≤24h；附著力為1級(jí)；漆膜厚度為0.35～0.38mm，單位面積增重20.8g/m2，滿足既定技術(shù)要求；對(duì)其漏氦率進(jìn)行測(cè)試，未經(jīng)搓揉時(shí)為712ml/m2，漏氦率能夠滿足既定要求；搓揉100次后為1160ml/m2，漏氦率不能滿足既定技術(shù)要求。
對(duì)比例2
以廣州大盈化工的DU-3060型聚氨酯樹(shù)脂進(jìn)行浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進(jìn)行性能測(cè)試。
浮空器囊體材料保護(hù)涂料：
由A組分、B組分混合制備而成，其中，B組分的質(zhì)量含量為A組分的12.5％，各組分具體如下：
A組分：聚氨酯樹(shù)脂：50份；
鈦白粉：12份；
消泡劑：1份；
分散劑：1份；
溶劑：30份；
B組分：固化劑；
浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備方法：
(1)將50份廣州大盈化工的DU-3060型聚氨酯加至配料罐中，并向其加入12份鈦白粉，1份分散劑，1份消泡劑，30份溶劑以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min；
(2)再向其中加入直徑為3mm的玻璃珠100g，在3000r/min下高速分散3h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿記為A組分；
(3)將A組分與B組分按100:12的質(zhì)量比進(jìn)行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護(hù)涂料；
將浮空器囊體材料保護(hù)涂料用6μm的涂布線棒涂覆至20×20芳綸纖維基材上，室溫下固化成膜，同時(shí)測(cè)定漆膜干燥時(shí)間，待漆膜固化干燥完全后進(jìn)行漆膜的一系列性能測(cè)試和研究，具體結(jié)果如表4所示。
表4對(duì)比例2所得浮空器囊體材料保護(hù)涂料綜合性能測(cè)試結(jié)果
由表4可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無(wú)表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時(shí)間≤2h，實(shí)干時(shí)間≤24h；附著力為1級(jí)；漆膜厚度為0.39～0.42mm，單位面積增重20.8g/m2，滿足既定技術(shù)要求；對(duì)其漏氦率進(jìn)行測(cè)試，未經(jīng)搓揉時(shí)為712ml/m2，漏氦率能夠滿足既定要求；搓揉100次后為1160ml/m2，漏氦率不能滿足既定技術(shù)要求。
對(duì)比例3
以浙江華峰化工的JF-B-60型聚氨酯樹(shù)脂進(jìn)行浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進(jìn)行性能測(cè)試。
浮空器囊體材料保護(hù)涂料：
由A組分、B組分混合制備而成，其中，B組分的質(zhì)量含量為A組分的12.5％，各組分具體如下：
A組分：聚氨酯樹(shù)脂：50份；
鈦白粉：12份；
消泡劑：1份；
分散劑：1份；
溶劑：30份；
B組分：固化劑；
浮空器囊體材料保護(hù)涂料的制備方法：
(1)將50份浙江華峰化工的JF-B-60型聚氨酯加至配料罐中，并向其加入12份鈦白粉，1份分散劑，1份消泡劑，30份溶劑以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min；
(2)再向其中加入直徑為3mm的玻璃珠100g，在3000r/min下高速分散3h，用濾布過(guò)濾得到白色色漿記為A組分；
(3)將A組分與B組分按100:12的質(zhì)量比進(jìn)行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護(hù)涂料；
將浮空器囊體材料保護(hù)涂料用6μm的涂布線棒涂覆至20×20芳綸纖維基材上，室溫下固化成膜，同時(shí)測(cè)定漆膜干燥時(shí)間，待漆膜固化干燥完全后進(jìn)行漆膜的一系列性能測(cè)試和研究，具體結(jié)果如表5所示。
表5對(duì)比例3所得浮空器囊體材料保護(hù)涂料綜合性能測(cè)試結(jié)果
由表5可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無(wú)表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時(shí)間≤2h，實(shí)干時(shí)間≤24h；附著力為1級(jí)；漆膜厚度為0.35～0.38mm，單位面積增重23.2g/m2，滿足既定技術(shù)要求；對(duì)其漏氦率進(jìn)行測(cè)試，未經(jīng)搓揉時(shí)為840ml/m2，漏氦率能夠滿足既定要求；搓揉100次后為1226ml/m2，漏氦率不能滿足既定技術(shù)要求。