本發(fā)明涉及一種保護浮空器囊體材料的涂料及其制備方法和應用。
背景技術(shù)：
浮空器囊體保護涂料是指用于浮空器囊體材料上具有保護作用的涂料，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、運輸、娛樂、賑災、影視拍攝、科學實驗等等。浮空器囊體保護涂料的氦氣阻隔率、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，對浮空器長期完成工作任務起著重要作用。
我國自主研發(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，在不涂覆防護涂層的前提下無法達到上天工作的技術(shù)要求。由中國航天科工集團自主研發(fā)的浮空器囊體材料，其氦氣阻隔率較低，無法保障飛艇處于長時間正常工作狀態(tài)；耐紫外老化性較差，致使浮空器使用壽命較短，當前國內(nèi)現(xiàn)有的普通耐老化涂料其耐磨性無法與柔性的芳綸纖維基材相匹配，加之國外在該領(lǐng)域的技術(shù)封鎖和依靠進口造成的巨額費用，急需一種能夠長期使用、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涂料，以盡量減少浮空器的研發(fā)成本及維護費用，并提升其運行穩(wěn)定性。對于改善國產(chǎn)浮空器工作穩(wěn)定性與延長使用壽命，具有十分重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，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涂料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種保護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組分中的聚氨酯樹脂為NY-35型聚氨酯樹脂。
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)明進一步要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠嚴格控制涂層厚度，進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用。
本發(fā)明進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)量比進行混合，攪拌均勻，即得保護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)量比進行混合，以100～200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15～30min，即得保護浮空器囊體材料的涂料。
進一步地，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涂層。
特別強調(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，會導致涂膜厚度過大，引起基材單位面積增重超重。
本發(fā)明的保護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涂料能夠在室溫下固化成膜，24h內(nèi)完成實干，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涂料在室溫下固化成膜后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無表面缺陷，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，耐磨性優(yōu)異；
(3)本發(fā)明以特殊的聚氨酯(NY-35型聚氨酯樹脂)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，涂覆該保護涂料的基材在經(jīng)受搓揉試驗后，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要求。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明實施例和對比例中所使用的各種化學試劑生產(chǎn)廠家如下，如無特殊說明，均通過常規(guī)商業(yè)途徑獲得。
NY-35型聚氨酯樹脂購自煙臺華大化學集團有限公司；鈦白粉購自上海蒙美化工有限公司；消泡劑(BYK-066N)購自德國BYK公司；分散劑(TEGO-628)購自德國贏創(chuàng)公司；固化劑購自煙臺華大化學集團有限公司；稀釋劑即溶劑為二甲苯:正丁醇＝4:1(質(zhì)量比)的混合液；二甲苯購自凱信化學試劑有限公司公司，正丁醇購自國藥集團化學試劑有限公司。
實施例1
以煙臺華大化學集團有限公司的NY-35型聚氨酯樹脂進行浮空器囊體材料保護涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進行性能測試。
浮空器囊體材料保護涂料：
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涂料的制備方法：
(1)將50份聚氨酯樹脂加至配料罐中，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)量比進行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護涂料；
將浮空器囊體材料保護涂料用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，同時測定漆膜干燥時間，待漆膜固化干燥完全后進行漆膜的一系列性能測試和研究，具體結(jié)果如表1所示。
表1實施例1所得浮空器囊體材料保護涂料綜合性能測試結(jié)果
由表1可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時間≤2h，實干時間≤24h；附著力為1級，接近0級；漆膜厚度為0.33～0.38mm，單位面積增重13.5g/m2，遠低于既定要求；對其漏氦率進行測試，未經(jīng)搓揉時為584ml/m2，搓揉100次后為729ml/m2，漏氦率遠低于既定技術(shù)要求。
囊體材料的氦氣阻隔率之所以得到提高，是因為涂覆了此保護涂料后，囊體材料上的孔隙得到填補，進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，是因為在搓揉的過程中，囊體材料保護涂層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，囊體材料表面褶皺增加，層間孔隙增多，進而材料缺陷增多，對氦氣的阻隔性下降，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，仍對氦氣保持良好的阻隔性。據(jù)了解，沒有涂覆該保護涂料的基材在經(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。
實施例2
同樣地，以煙臺華大化學集團有限公司的NY-35型聚氨酯樹脂進行浮空器囊體材料保護涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進行性能測試。
浮空器囊體材料保護涂料：
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涂料的制備方法：
(1)將50份聚氨酯樹脂加至配料罐中，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)量比進行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護涂料；
將浮空器囊體材料保護涂料用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，同時測定漆膜干燥時間，待漆膜固化干燥完全后進行漆膜的一系列性能測試和研究，具體結(jié)果如表2所示。
表2實施例2所得浮空器囊體材料保護涂料綜合性能測試結(jié)果
由表2可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時間≤2h，實干時間≤24h；附著力為1級，接近0級；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；對其漏氦率進行測試，未經(jīng)搓揉時為575ml/m2，搓揉100次后為784ml/m2，漏氦率遠低于既定技術(shù)要求。
對比例1
以浙江華峰集團有限公司研制的JF-A-WV1008B型聚氨酯樹脂進行浮空器囊體材料保護涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進行性能測試。
浮空器囊體材料保護涂料：
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涂料的制備方法：
(1)將50份浙江華峰集團有限公司研制的JF-A-WV1008B型聚氨酯樹脂加至配料罐中，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)量比進行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護涂料；
將浮空器囊體材料保護涂料用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，同時測定漆膜干燥時間，待漆膜固化干燥完全后進行漆膜的一系列性能測試和研究，具體結(jié)果如表2所示。
表3對比例1所得浮空器囊體材料保護涂料綜合性能測試結(jié)果
由表3可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時間≤2h，實干時間≤24h；附著力為1級；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；對其漏氦率進行測試，未經(jīng)搓揉時為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。
對比例2
以廣州大盈化工的DU-3060型聚氨酯樹脂進行浮空器囊體材料保護涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進行性能測試。
浮空器囊體材料保護涂料：
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)量比進行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護涂料；
將浮空器囊體材料保護涂料用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，同時測定漆膜干燥時間，待漆膜固化干燥完全后進行漆膜的一系列性能測試和研究，具體結(jié)果如表4所示。
表4對比例2所得浮空器囊體材料保護涂料綜合性能測試結(jié)果
由表4可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時間≤2h，實干時間≤24h；附著力為1級；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；對其漏氦率進行測試，未經(jīng)搓揉時為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。
對比例3
以浙江華峰化工的JF-B-60型聚氨酯樹脂進行浮空器囊體材料保護涂料的制備，以6μm涂布線棒將其涂覆至20×20mm的囊體基材上，進行性能測試。
浮空器囊體材料保護涂料：
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)量比進行混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，即得浮空器囊體材料保護涂料；
將浮空器囊體材料保護涂料用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，同時測定漆膜干燥時間，待漆膜固化干燥完全后進行漆膜的一系列性能測試和研究，具體結(jié)果如表5所示。
表5對比例3所得浮空器囊體材料保護涂料綜合性能測試結(jié)果
由表5可知，固化干燥后，漆膜外觀均一、穩(wěn)定，幾乎無表面缺陷；漆膜能夠?qū)崿F(xiàn)常溫快速固化，表干時間≤2h，實干時間≤24h；附著力為1級；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；對其漏氦率進行測試，未經(jīng)搓揉時為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。