航空涂层材料大气暴露试验评价

文 璟，王 黎，郭年华

(1 广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665;2 海洋化工研究院有限公司，山东青岛266071)

航空涂层材料对所涂敷的基材具有保护性，延长了飞机的维护周期和使用寿命，及表面装饰等功能性作用。由于飞机在飞行和保障时所处的复杂环境，飞机涂层的老化性能是衡量涂层防护性的一个重要指标。户外大气环境下，太阳光尤其是紫外线常常是引起涂层老化降解的主要因素［1，2］。高原地区特有的气候条件，如高紫外(紫外线平均照度为20W/m2，高于海平面紫外线平均照度20 倍以上)、高温差、风沙大、气压低等，对有机涂层破坏能力极强，对涂层老化具有非常强的加速效果［3］。

将可用于飞机蒙皮的涂层系统在拉萨大气试验站进行了两年的大气暴露试验，本文对这两年的大气暴露试验数据进行了整理，通过对涂层颜色以及光泽等老化数据的分析，对这几组航空材料的涂层体系和颜料体系进行了评价。

1 试验

1.1 测试标准

大气暴露试验按GB/T 9276 规定进行;漆膜光泽按照GB/T 9754 进行测定;漆膜色差按照GB/T 11186.2 和GB/T 11186.3 进行测定;涂层老化评级方法按照GB/T 1766 进行。

1.2 制板

试验样品共有7 组涂层材料试片(试片尺寸:250mm ×150mm ×1mm，试片材质:2024 - T3 铝合金板)，每组各4 片，采用空气喷涂、常温干燥，详情如表1。

1.3 试板投放

样品暴晒地点为拉萨站，该试验站的环境参数及特征见表2。

表1 航空涂层材料大气暴露试验样板制备Table 1 Preparation of aircraft coatings test panels

表2 大气环境试验站－拉萨站的环境参数及特征Table 2 Environmental parameters and characteristics of Lasa

图1 航空涂层材料大气暴露试验样板原始上架图Fig.1 The original position of aircraft coatings test panels

试板投试方式为直接大气暴露(如图1)，朝向:南，角度:45°，试验周期2年，试板进行光泽和色差的检测时间为:原始检测(0个月)、3个月、6个月、9个月、12个月、18个月、24个月。七组涂层材料试片，每组各4 片样品，其中每组各留有1 片作保留试样，另3 片进行大气暴露试验。

2 试验结果与讨论

投放的7 组涂层材料试板，每组中4 号试板为保留样板，其余3 片样板进行测试，测试数据与原始数据进行对比，经过24个月的拉萨大气暴露试验，七组试板除了颜色、光泽有变化外，未发生起泡、粉化、裂纹、脱落等其他老化现象。

2.1 色差

投放的7 组涂层材料试板的色差数据对比如表3。

表3 七组试板色差数据对比Table 3 The color difference of seven groups test panels

由表3 的色差数据，绘制图2。

图2 七组试板大气暴露试验色差变化图Fig.2 Color difference of seven group test panels in natural weathering test

(1)从图表可以看出，色差变化从低到高的顺序为:G 白色，B 次白，F 灰色，C 深蓝，A 绿色，E 蓝色，D 红色。

(2)七组试板的变色程度和等级:G 白色、B 次白、F 灰色为0 -1 级，C 深蓝、A 绿色、E 蓝色为1 -2 级，D 红色为3 级，说明以无机颜料为主的涂层系统(G 白色、B 次白、F 灰色)的耐候性明显好于以有机颜料为主的涂层系统。

(3)同一涂层体系(A、B、C、D 为同一涂层体系，E、F、G 为同一涂层体系)不同颜色试板之间的色差变化和颜料的耐候性有直接关系，无机颜料(白色)的耐候性明显好于有机颜料(绿色、蓝色、红色)的耐候性。

2.2 光泽

投放的7 组涂层材料试板的光泽数据对比如表4。

由表4 的光泽数据，绘制图3。

表4 七组试板光泽数据对比Table 4 The gloss of seven groups test panels

图3 七组试板大气暴露试验光泽变化图Fig.3 Gloss loss of seven group test panels in natural weathering test

(1)从图表可以看出，经过24个月的拉萨大气暴露试验，七组试板中有六组试板的光泽保持率在70%以上(E 蓝色光泽保持率在68%左右)。

(2)七组试板的光泽保持率与涂层体系和颜料体系没有明显关联，试板光泽数据有一定的跳跃性，但在12个月以后呈明显的上升趋势。

3 结论

(1)通过对七组试板的色差数据分析，以无机颜料为主的涂层系统的耐候性明显好于以有机颜料为主的涂层系统，其变色程度和等级为:G 白色、B 次白、F 灰色为0 -1 级，C 深蓝、A 绿色、E 蓝色为1 -2 级，D 红色为3 级。

(2)七组试板的光泽保持率与涂层体系和颜料体系没有明显关联，经过2年的拉萨大气暴露试验，试板的光泽保持率普遍在70%以上。

(3)经过24个月的拉萨大气暴露试验，七组试板未发生起泡、粉化、裂纹、脱落等老化现象。

(4)涂层的色差和失光率在12个月以后有明显的上升趋势，说明自然曝晒试验一年至一年半的期间是材料发生老化现象的关键期。

［1］潘莹，张三平，周建龙，等. 大气环境中有机涂层的老化机理及影响因素［J］. 涂料工业，2010，40(4):68－72.

［2］王辉，宣卫芳，刘静，等. 飞机蒙皮用含氟聚氨酯涂层老化原因分析［J］. 装备环境工程，2011，8(5):43－46

［3］卢言利. 有机涂层高原环境影响参数分析及老化机理研究［J］. 涂料工业，2012，42(4):12－16.