一种含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层，涉及航空涂料技术领域，其特征在于，所述涂层通过将涂料采用超声雾化喷涂技术与可见光固化方法制备而成，所述涂料包含低聚物、活性稀释剂、光引发剂和具有纳米片形貌的含氟聚膦腈，所述涂层厚度为50

【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及航空涂料
，尤其涉及一种含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]飞行安全被认为是现代飞机设计和运行最重大的需求，却遭受飞机机翼结冰问题的严重威胁——飞机飞行过程中机翼结冰通常是过冷水滴撞击结冰导致的，因此是异常(与正常状态下的水相比，过冷水滴具有异常结构与特性)、快速(过冷水滴结冰及随后的冰生长过程通常为毫秒级)和复杂(过冷水滴撞击结冰过程受到众多因素的影响，积聚的冰形和对结冰部件的影响复杂)的过程；飞机结冰会增大飞机表面的粗糙程度，改变飞机的气动构型和质量，进而影响周围的流场，导致阻力增加、升力减小和失速特性的变化，以及稳定性和可控性的下降；现有的飞机结冰防护技术，无论是机械除冰技术，还是液体防除冰技术，抑或是热防除冰技术，都不能完全满足保障飞机飞行安全的实际需求，飞机结冰导致的坠机事件仍时有发生，例如2001年1月4日，两架运
‑
8飞机因尾翼结冰而相继坠毁；2006年6月3日，空警
‑
200预警机因机翼结冰在安徽东部地区坠毁；2018年1月29日，运
‑
8飞机因平尾结冰在贵州失事坠毁。因此，为保障飞机在结冰气象条件下的飞行安全，亟需更加安全、高效的飞机结冰防护技术。
[0003]与现有的飞机结冰防护技术相比，防冰涂层不仅具有成本低廉、耗能小、使用范围广的优点，并且有望与现有的飞机结冰防护技术相结合，提升现有飞机结冰防护技术的效率、降低飞机结冰防护所需的能耗、减少对环境的污染。然而，目前溶剂型涂料虽然占据航空涂料最主要的市场份额，但其最大的问题在于会不可避免地大量使用有机溶剂，即挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOC)会在施工后造成环境污染和资源浪费。此外，目前已经开发的防冰涂层涵盖了多种不同的化学功能和长度尺度，并在相应的应用场景下，表现出一定的应用前景与价值，但存在各自的局限性：超疏水表面的制造难度大、成本高昂，难以大规模地应用于结构复杂的飞机迎风面，并且容易在低温高湿的环境下失效；液体注入的光滑表面在覆冰
‑
除冰循环过程中，会因为冰/水脱落造成的润滑液损耗而逐渐失效，并且其本身的高孔隙率、低机械强度、额外增加的润滑液重量和降低的热导率限制了其在飞机结冰防护领域的实际应用；相比之下，平滑表面的简单易用与相对坚固使它们更适用于恶劣的飞机结冰环境。
[0004]因此，本领域技术人员致力于开发一种基于平滑表面润湿性调控的光固化防冰涂层及其制备方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是目前防冰涂层的挥发性有机物含量高、制造难度大、成本高、寿命短、易失效等难点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层的制
备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、利用六氯环三磷腈与4,4'
‑
(六氟异亚丙基)二酚作为单体，乙腈作为溶剂，三乙胺作为缚酸剂，在超声水浴处理和高速搅拌的辅助下反应，之后通过离心工艺制备具有纳米片形貌的含氟聚膦腈；所述六氯环三磷腈、所述4,4'
‑
(六氟异亚丙基)二酚与所述三乙胺的摩尔浓度分别为0.05
‑
0.15mol
·
L
‑1、0.15
‑
0.45mol
·
L
‑1和0.30
‑
0.90mol
·
L
‑1；
[0008]步骤2、向制备装置中加入活性稀释剂、低聚物和所述含氟聚膦腈，并混合均匀，得到第一混合物；
[0009]步骤3、向所述第一混合物中加入光引发剂，并混合均匀得到第二混合物；
[0010]步骤4、将所述第二混合物喷涂到预处理好的铝合金板上，并在可见光下固化，得到含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层。
[0011]优选地，所述步骤1中所述超声水浴处理条件为水温40
‑
60℃，超声频率为40kHz，超声功率为300
‑
1800W，所述步骤1中所述高速搅拌条件为高速分散盘转速为500
‑
2000rpm，所述反应时间为3
‑
12h，所述离心工艺的转速为10000rpm，时间为30min，所述具有纳米片形貌的含氟聚膦腈具有不规则的纳米级片层状结构，尺寸为50
‑
100nm，厚度为10
‑
100nm。
[0012]优选地，所述步骤2中所述活性稀释剂为环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，所述低聚物为脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯四丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯中的一种或几种。步骤2所述制备装置为搅拌罐。
[0013]优选地，所述步骤3中所述光引发剂为双[2,6
‑
二氟
‑3‑
(1H
‑
吡咯基
‑
1)苯基]钛茂。
[0014]优选地，所述步骤3中所述光引发剂与所述步骤2所述低聚物、所述活性稀释剂和所述含氟聚膦腈的质量比为3
‑
5:40
‑
70:30
‑
60:10
‑
15。
[0015]优选地，所述步骤2中的所述混合为物理混合，所述步骤2中的所述制备装置为搅拌罐，所述步骤3中的所述混合为避光条件下的物理混合。
[0016]优选地，所述步骤4中所述喷涂为超声雾化喷涂，涂料流量0.10
‑
1.0mL/min，超声频率50kHz，超声功率50W。
[0017]优选地，所述步骤4中所述固化的可见光为自然光或人工模拟的可见光，光照强度为1.0
×
104‑
1.0
×
105lx，光照时间2.0
‑
12.0小时。
[0018]优选地，所述步骤4中所述预处理过程为先使用600#的砂纸打磨至铝合金基底完全裸露，再使用异丙醇将所述铝合金板表面清洁干净，所述铝合金板为铝合金2024
‑
T42板。
[0019]本专利技术还提供了一种使用上述方法制备的含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层，所述涂层通过将涂料采用超声雾化喷涂技术与可见光固化方法制备而成，所述涂料包含低聚物、活性稀释剂、光引发剂和具有纳米片形貌的含氟聚膦腈，所述涂层厚度为50
‑
100μm，所述涂层为疏水涂层，所述涂层与静态水滴的接触角大于90
°
。
[0020]本专利技术基于含氟聚膦腈的形貌调控，通过含氟聚膦腈、低聚物、活性稀释剂与可见光引发剂按适宜比例的简单共混，并使用喷涂工艺和可见光固化工艺制备了飞机防冰涂层。与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0021](1)防冰涂层的制备方法具有耗能小、制造成本低、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、利用六氯环三磷腈与4,4'
‑
(六氟异亚丙基)二酚作为单体，乙腈作为溶剂，三乙胺作为缚酸剂，在超声水浴处理和高速搅拌的辅助下反应，之后通过离心工艺制备具有纳米片形貌的含氟聚膦腈；所述六氯环三磷腈、所述4,4'
‑
(六氟异亚丙基)二酚与所述三乙胺的摩尔浓度分别为0.05
‑
0.15mol
·
L
‑1、0.15
‑
0.45mol
·
L
‑1和0.30
‑
0.90mol
·
L
‑1；步骤2、向制备装置中加入活性稀释剂、低聚物和所述含氟聚膦腈，并混合均匀，得到第一混合物；步骤3、向所述第一混合物中加入光引发剂，并混合均匀，得到第二混合物；步骤4、将所述第二混合物喷涂到预处理好的铝合金板上，并在可见光下固化，得到含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层。2.如权利要求1所述的含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述超声水浴处理条件为水温40
‑
60℃，超声频率为40kHz，超声功率为300
‑
1800W，所述步骤1中所述高速搅拌条件为高速分散盘转速为500
‑
2000rpm，所述反应时间为3
‑
12h，所述离心工艺的转速为10000rpm，时间为30min，所述具有纳米片形貌的含氟聚膦腈具有不规则的纳米级片层状结构，尺寸为50
‑
100nm，厚度为10
‑
100nm。3.如权利要求1所述的含氟聚膦腈可见光固化的飞机防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中所述活性稀释剂为环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，所述低聚物为脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯四丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯中的一种或几种。4.如权利要求1所述的含氟聚膦腈可见光...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小彬，胡文彬，刘洪，王祥昭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：