航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法技术

本发明专利技术公开了一种航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法，该制备方法包括以下步骤：将环氧树脂用丙酮溶解后喷涂在处理过的航空材料基材上，得到粘接层，然后将硬脂酸锌粉体与环氧树脂用机械搅拌混合均匀后加入固化剂，再加入适量的丙酮混合均匀后喷涂在粘接层上，将所得涂层样品在室温条件下干燥，然后将其在乙酸溶液中刻蚀，清洗干燥后在硬脂酸的无水乙醇溶液修饰，干燥即得疏水涂层。本发明专利技术的疏水涂层的制备方法具有可控性好，环保安全，制备工艺简便，成本较低等优势，适用于航空材料表面涂层。

Controllable preparation of environmentally friendly hydrophobic coatings on Aeronautical Materials

The invention discloses a controllable preparation method of environmental friendly hydrophobic coating on the surface of aviation material. The preparation method comprises the following steps: dissolving epoxy resin with acetone and spraying it on the treated aviation material base material to obtain an adhesive layer, then mixing zinc stearate powder with epoxy resin by mechanical stirring, adding a curing agent, and evenly spraying with appropriate amount of acetone. The coating samples were dried at room temperature and etched in acetic acid solution. After cleaning and drying, the coating was modified in stearic acid anhydrous ethanol solution. The hydrophobic coating was obtained by drying. The preparation method of the hydrophobic coating of the invention has the advantages of good controllability, environmental protection and safety, simple preparation process and low cost, and is suitable for surface coating of aviation materials.

【技术实现步骤摘要】
航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法一、
本专利技术涉及一种功能材料制备领域，更具体的说是一种航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法。二、
技术介绍
航空飞行器主要在大气环境中飞行，当在对流层遇到水汽，容易在暴露在外的航空材料表面凝结结冰，特别是尾翼结冰将会显著地破坏飞行器的空气动力学性能，尾翼结冰使得飞行器的翼阻增加、升阻比降低，从而导致飞行器的空气动力学稳定性能下降，严重时会导致飞行器发生机械抖动，从而对飞行器的安全产生严重威胁，因此，发展航空材料表面疏水涂层具有重要意义。目前，国内外的科研人员已通过模板法、刻蚀法、溶胶-凝胶法等，制备出了多种疏水涂层，并报道了其制备方法。然而，由于基体材料与涂层工艺的不同，涂层效果差别极大，尤其是针对航空材料的疏水涂层报道相对较少。尽管现有疏水涂层的制备方法有一些优点，也有诸多亟待改进的地方，如有的方法采用了对环境有害的成分，有的制备工艺复杂导致成本较高，有的制备涂层疏水效果不佳或与基体结合力不好，特别是制备方法的可控性较差，因此，很少得到推广应用。三、
技术实现思路
本专利技术的目的就是要克服现有技术的不足，保证涂层中不含对环境有害的成分，简化制备工艺，降低成本，提高涂层疏水效果以及与基体结合力，提供一种航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法，按照如下步骤进行：1)前处理：航空材料基材先用0.1-0.2mol/L的盐酸溶液清洗2-5min，再用去离子水冲洗，然后用0.1-0.2mol/L的氢氧化钠溶液清洗2-10min，水洗至中性后用丙酮冲洗，干燥；2)表面涂层：将环氧树脂溶解在稀释剂中，喷涂在前处理后的基材上至厚度为5-60μm，等待20-30min得到粘接层；然后将疏水颗粒和环氧树脂按质量比0.5-3:1用机械搅拌混合均匀，再加入固化剂混合，最后加入稀释剂配制成喷涂溶液，喷涂在粘接层上至厚度为50-1000μm，室温条件下干燥；3)刻蚀：将涂层后材料置于40-60vol％乙酸溶液中，刻蚀1-10min，水洗至中性，在30-80℃下干燥20-40min；4)表面修饰：将刻蚀后材料置于0.5-5wt％硬脂酸无水乙醇溶液中，修饰5-60min，在20-70℃下干燥10-30min，待无水乙醇完全挥发后即得疏水涂层。其中，所述的稀释剂是丙酮或乙酸乙酯中的一种；所述的航空材料基材是航空铝材7075；所述的环氧树脂是E51型环氧树脂，固化剂是W93型胺类固化剂；所述的喷涂压力为0.5-0.65MPa；所述的环氧树脂和稀释剂的质量比为1:6-10；所述的环氧树脂和固化剂的质量比为10:2-5；所述的疏水颗粒为硬脂酸锌、硬脂酸镁或二氧化硅中的一种，粒径为0.1-2μm。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1.本专利技术的制备方法可控性好，不需要昂贵设备、成本低，也不需要复杂的化学处理，工艺简单，适合大规模工业化生产。2.本专利技术的制备方法安全、环保，不使用对环境有害的原料，不会造成对环境的破坏。3.与航空飞行器传统加热除冰装置相比，本专利技术的疏水涂层能够有效地减少飞机的重量，节约能源。4.本专利技术的疏水涂层的疏水效果以及与航空基材的结合力更好。四、具体实施例实施例1将航空铝材7075用0.1mol/L的盐酸溶液清洗5min，再用去离子水冲洗，然后用0.12mol/L的氢氧化钠溶液清洗2min，水洗至中性后用丙酮冲洗，干燥；然后将3gE51环氧树脂用24g丙酮溶液溶解后在0.5MPa压力下喷涂在航空铝材7075上至厚度为12μm，等待20min得到粘接层。然后将10g粒径为0.5μm的硬脂酸锌粉体与5gE51环氧树脂用机械搅拌混合均匀后加入1.5gW93固化剂，再加入40g丙酮混合均匀后喷涂在粘接层上至厚度为800-900μm，所得涂层样品在室温条件下干燥，干燥后将涂层在50vol％的乙酸水溶液中刻蚀5min，再用去离子水清洗直至中性，在60℃下干燥30min；然后在2％的硬脂酸无水乙醇溶液中修饰30min，在50℃下干燥20min即得疏水涂层。实施例2将航空铝材7075先用0.2mol/L的盐酸溶液清洗2min，再用去离子水冲洗，然后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液清洗8min，水洗至中性后用丙酮冲洗，干燥；将3gE51环氧树脂用30g丙酮溶液溶解后在0.6MPa压力下喷涂在航空铝材7075上至厚度为45μm，等待30min得到粘接层。然后将15g粒径为1μm硬脂酸镁粉体与5gE51环氧树脂用机械搅拌混合均匀后加入2gW93固化剂，再加入40g丙酮混合均匀后喷涂在粘接层上至厚度为300-400μm，所得涂层样品在室温条件下干燥，干燥后涂层在40vol％的乙酸溶液中刻蚀8min，再用去离子水清洗直至中性，在80℃下干燥20min；然后在1％的硬脂酸无水乙醇溶液修饰10min，在60℃下干燥15min即得疏水涂层。将上述实施例1,2所得涂层经过成分检测与接触角测试实验，未发现有害环境的成分，同时得到该涂层接触角均在132°以上；经过100N压力往复摩擦30次以上，均未见涂层脱落或开裂现象，表明该疏水涂层环保、疏水效果好，与基体结合力强。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)前处理：航空材料基材先用0.1‑0.2mol/L的盐酸溶液清洗2‑5min，再用去离子水冲洗，然后用0.1‑0.2mol/L的氢氧化钠溶液清洗2‑10min，水洗至中性后用丙酮冲洗，干燥；2)表面涂层：将环氧树脂溶解在稀释剂中，喷涂在前处理后的基材上至厚度为5‑60μm，等待20‑30min得到粘接层；然后将疏水颗粒和环氧树脂按质量比0.5‑3:1用机械搅拌混合均匀，再加入固化剂混合，最后加入稀释剂配制成喷涂溶液，喷涂在粘接层上至厚度为50‑1000μm，室温条件下干燥；3)刻蚀：将涂层后材料置于40‑60vol％乙酸溶液中，刻蚀1‑10min，水洗至中性，在30‑80℃下干燥20‑40min；4)表面修饰：将刻蚀后材料置于0.5‑5wt％硬脂酸无水乙醇溶液中，修饰5‑60min，在20‑70℃下干燥10‑30min，待无水乙醇完全挥发后即得疏水涂层；其中，所述的航空材料基材是航空铝材7075；所述的稀释剂是丙酮或乙酸乙酯中的一种；所述的环氧树脂是E51型环氧树脂，固化剂是W93型胺类固化剂；所述的喷涂，压力为0.5‑0.65MPa。...

【技术特征摘要】
1.一种航空材料表面环保疏水涂层的可控制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)前处理：航空材料基材先用0.1-0.2mol/L的盐酸溶液清洗2-5min，再用去离子水冲洗，然后用0.1-0.2mol/L的氢氧化钠溶液清洗2-10min，水洗至中性后用丙酮冲洗，干燥；2)表面涂层：将环氧树脂溶解在稀释剂中，喷涂在前处理后的基材上至厚度为5-60μm，等待20-30min得到粘接层；然后将疏水颗粒和环氧树脂按质量比0.5-3:1用机械搅拌混合均匀，再加入固化剂混合，最后加入稀释剂配制成喷涂溶液，喷涂在粘接层上至厚度为50-1000μm，室温条件下干燥；3)刻蚀：将涂层后材料置于40-60vol％乙酸溶液中，刻蚀1-10min，水洗至中性，在30-80℃下干燥20-40min；4)表面修饰：将刻蚀后材料置于0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉福，余景源，席贺，孟培槐，胡献国，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34