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國產大飛機用上“國產貨”涂料,打破了PPG/阿克蘇等外企壟斷
2022年08月08日    閱讀量:     新聞來源:涂料在線 coatingol.com  |  投稿

近日,中國商飛公司發布消息,國產大飛機C919完成取證試飛,這意味著C919距離交付投入商業運行又近了一步。C919大型客機是我國自行研制、具有自主知識產權的大型噴氣式民用飛機,采用單通道窄體布局,座級158至168座,航程4075至5555公里,與目前國際航空市場上最為常見的空客320、波音737機型同級別。

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由于商業大飛機領域行業壁壘高,此前只有少數國家能夠獨立承擔大飛機的研制與生產,形成了波音和空客雙寡頭壟斷的格局涂料在線coatingol.com。目前,全球可搭乘百人以上的民航大飛機市場被空客和波音兩家公司壟斷,而這些大飛機的配套涂料則全部都由國外企業供應,比如PPG、阿克蘇諾貝爾、宣偉、美凱威奇等企業壟斷了全球大飛機涂料市場。

據商飛官網介紹,C919累計28家客戶815架訂單。隨著中國大飛機C919即將投入商業運行,這也意味著將到打破國際壟斷。與此同時,我國大飛機C919也用上了國產造航空涂料,目前已有中海油常州涂料化工研究院、海洋化工研究院兩家公司自主開發的航空涂料產品入選了中國商用飛機有限責任公司合格產品目錄,這意味著打破了PPG、阿克蘇諾貝爾、美凱威奇等企業的外資壟斷。

昊華科技(600378)披露的2021年度報告稱,報告期內,海洋化工研究院有限公司進入中國商飛ASL(合格供應商名單),2個產品被納入中國商飛QPL。據悉,海化院近年來已將業務拓展至航空航天領域,并承擔了多項航空航天科技攻關和生產任務,在航空航天等重要型號得到了應用。其中,海化院近年來針對國產大飛機配套涂料及技術進行了攻關,并成功開發出了系列大飛機涂料產品。

“今年1月,我們有3項民用航空涂料產品入選中國商飛合格產品目錄,這意味著我們終于能給自己的大飛機供涂料。”常州涂料院國家涂料工程技術研究中心副主任周如東此前在接受采訪時介紹說:“圍繞國家大飛機制造的關鍵技術需求,我們前后用了3年多時間,不斷改進涂層質量,調整生產設施設備,終于在民用航空涂料國產化工作上取得關鍵性進展。”

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江蘇省科學技術廳于今年7月18日公示的2022年度江蘇省科學技術獎形式審查結果顯示,中海油常州涂料化工研究院有限公司,中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院,常州南京大學高新技術研究院,航空工業第一飛機設計研究院,中海油常州環保涂料有限公司聯合完成的“國產大飛機高性能涂覆材料關鍵技術研發及應用”項目入圍。

該項目技術發明知識產權包括:一種具有較低VOC的航空器用涂料及其制備方法,一種直升機旋翼用聚酯聚氨酯涂料及其制備方法,一種模擬綠色植被高光譜的環保型涂料及其制備方法,一種多彩紅外低發射率的環保型涂料,一種用于快速修復航空飛行器受損蒙皮涂層的涂料組合物,一種航空飛行器用涂料體系,一種非鐵金屬用通用底漆及其制備方法,一種航空飛行器外蒙皮用涂料體系及其制備方法,一種航空飛行器外蒙皮用罩光涂料及其制備方法,一種N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的簡便合成方法。

中海油常州涂料化工研究院有限公司、中海油常州環保涂料有限公司、航空工業第一飛機設計研究院、航空工業西安飛機工業(集團)有限責任公司此前已聯合完成了“高性能低污染大(中)型飛機配套涂覆材料的研制與產業化”項目。該項目根據航空蒙皮涂料的要求,開展了水性防腐底漆、水性防腐面漆以及高固體分罩光漆的研制,實現水性涂料和高固體分涂料的VOC小于均100 g/L,引領我國飛機蒙皮涂料向環境友好型方向發展。

大飛機重大科技專項是我國建設創新型國家,提升自主創新能力和增強國家核心競爭力的重大戰略決策。近年來,我國航空工業得到迅速發展,大中型飛機的研制工作取得了顯著成果,特別是大型軍用運輸機、大型商用客機以及水陸兩棲飛機等多個新型號陸續進行了首飛,部分飛機也已經裝備服役。

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飛機配套涂覆材料是飛機必不可少的輔助材料,除了具有裝飾的作用以外,更重要的是對航空器結構材料進行防護,對于維護飛行安全,延長航空器壽命,具有積極的意義。大(中)型飛機具有不同于普通機種的大尺寸、高載重量、長使用壽命等特點,這些特點決定了大(中)型飛機配套涂覆材料在性能上的特殊要求。

目前,國內大(中)型飛機配套涂覆材料大多數為溶劑型產品,部分機型采用了高固體涂料和水性涂料,溶劑的釋放量有所減少。隨著我國環保要求的日益提高,需要進一步降低航空涂料中揮發性有機化合物(VOC)的含量,為此,該項目開展了航空用水性涂料、高固體分涂料的技術研究,通過對樹脂合成、涂料配套設計和涂料組分優化技術等研究,實現水性涂料和高固體分涂料的VOC小于均100g/L,引領我國飛機蒙皮涂料向環境友好型方向發展。

該項目研究大中型飛機配套涂覆材料包括底漆、面漆和罩光漆3種涂料,主要研究內容有:1)水性環氧底漆的研究:重點開展水性環氧乳化劑的制備、水性環氧乳液的制備、水性環氧固化劑的制備、特種顏填料及助劑的篩選、水性環氧底漆的制備以及性能評估。2)水性聚氨酯面漆的研究:重點開展羥基丙烯酸乳液的合成,水性聚氨酯固化劑的篩選,特種顏填料及助劑的篩選,水性聚氨酯面漆的制備以及性能評估。3)罩光漆的研究:重點開展聚天門冬氨酸樹脂以及配套固化劑篩選,高固體分聚酯多元醇樹脂的制備,溶劑、助劑的篩選,高固涂層的制備以及性能評估。

創新點1:超低VOC的航空涂料配套體系的研究目前國際主流的飛機蒙皮涂料采用的是溶劑型的高固體分環氧底漆加高固體份聚氨酯面漆的配套體系,底漆的VOC不大于340g/L,面漆的VOC不大于420g/L。項目采用的是水性環氧底漆加水性聚氨酯面漆加罩光漆的配套體系,屬于三層配套。通過研究,制備的水性環氧底漆,其VOC是44g/L,水性聚氨酯面漆,其VOC是2g/L,罩光漆,其VOC是10g/L,3種涂料的VOC都小于50g/L。因此,本項目研制了一種新型的飛機蒙皮涂料的配套體系(即水性涂料加高固體分涂料的配套體系),對比現有的涂料配套體系,VOC大幅下降。

創新點2:制備了一種具有嵌段結構、非離子型、可反應的環氧乳化劑,用來制備水性環氧乳液。采用酸酐和聚乙二醇、液體環氧樹脂為原料,合成了一種嵌段、非離子型、可反應的高分子環氧乳化劑(樹脂)。該乳化劑合成的技術路線的優點:合成過程可控性強,可以有效避免反應劇烈放熱的問題;合成過程沒有加入任何催化劑,有利于提高涂膜綜合性能。用上述乳化劑,可以制備出具有較好穩定性的非離子型水性環氧乳液產品。通過試驗,發現乳化劑樹脂濃度約為11%(即乳化劑/環氧樹脂為1/8)時,制備的乳液穩定性優良。

創新點3:合成了一種柔韌性優秀的水性環氧固化劑。通過引入柔性非離子親水鏈段來增加固化劑的柔韌性,改善涂膜耐沖擊差的缺點。水性環氧固化劑合成工藝分為兩步:多元胺與環氧樹脂擴鏈:將多元胺與雙酚A型環氧樹脂加成,形成兩端帶伯胺氫的加成物。引入親水基團——加成物再與聚乙二醇二縮水甘油醚開環擴鏈,引入親水性基團,再采用單環氧化合物封閉分子鏈兩端的伯胺氫,制成水性環氧固化劑。該環氧固化劑合成技術路線的優點:反應過程無需催化劑,分散過程無需酸中和;引入柔性非離子親水鏈段,提升涂膜柔韌性。

創新點4:制備了一種具有核殼結構的羥基乳液,用于制備水性聚氨酯面漆。將水、引發劑、乳化劑、丙烯酸酯混合單體、功能單體等混合后先聚合成種子乳液,然后再加入剩余的丙烯酸單體、功能單體和引發劑再進行聚合,形成核殼結構的乳液。該羥基乳液合成技術路線的優點:成膜性優,幾乎不使用成膜助劑,可以制備“零VOC”涂料;乳化劑使用量少,涂膜耐水性優;羥基官能團大部分在殼層,與固化劑交聯效率高,涂膜綜合性能優,使用成本低。

創新點5:采用聚天門冬氨酸酯樹脂制備罩光漆。選用兩種不同結構的聚天門冬氨酸酯樹脂進行拼合,固化劑選擇Tolonate? HDT-LV2,通過加入一種反應調節劑,可以延長雙組份涂料的適用期。

國產大飛機用上“國產貨”涂料,打破了PPG/阿克蘇等外企壟斷 涂料在線,coatingol.com

項目產業化建設依托了中海油常州環保涂料有限公司進行,完成了2000噸/年高性能低污染大中型飛機涂覆材料示范生產線的建設,包括800噸/年水性飛機涂覆材料示范生產線的建設工作和1200噸/年高固體分飛機涂覆材料示范生產線,同時建成了800噸/年水性環氧樹脂合成和500噸/年航空專用樹脂合成的生產線。

項目開展了高性能低污染大中型飛機蒙皮涂料的研制和產業化,形成一套新型的飛機蒙皮的配套體系(即水性底漆、水性面漆以及高固體分罩光漆),可以將飛機蒙皮涂料的VOC可以下降到50g/L以下,遠低于現在使用的溶劑型涂料,引領我國飛機蒙皮涂料領域向環境友好型方向發展。

項目在航空工業西安飛機工業(集團)有限責任公司完成了航空典型件的示范涂裝,涂料的施工性能良好,涂敷后的典型件表面平整,顏色和光澤外觀均勻,無虛煙、橘皮等缺陷,涂層遮蓋力較好。室溫放置24小時后,用240號砂紙打磨,未出現粘砂紙的現象,打磨區域無明顯的砂紙打磨印記,可打磨性能良好。室溫放置7天后進行濕膠帶結合力試驗,無漆層脫落,應用效果優良。

項目所開發的水性環氧乳化劑、水性環氧乳液、水性環氧固化劑、水性羥基乳液、水性聚氨酯涂料、高固體分樹脂以及高固體分涂料等產品,實現了航空蒙皮涂料核心技術的自主研制與產業化。

依托該項目的研究,搭建一個水性涂料的技術平臺,有助于減少有機溶劑的使用和排放,對于推動涂料產品向資源節約型和低污染化方向發展起著重要作用。本項目研制的水性環氧乳液與水性環氧固化劑產品,已經在金屬、地坪、水泥固化等多個領域得到廣泛應用,近2年來銷售額超過150萬元;水性丙烯酸羥基乳液,現已實現工業化規模生產,在木器、金屬保護、地坪、建筑物外墻等多個領域得到廣泛應用,尤其在水性硅PU塑膠地坪領域,已成為國內該領域主要的水性樹脂供應商,近2年累計實現銷售超過1700萬元。

我國航空工業的發展,必將帶來環保型航空涂料的應用,而伴隨國家對環保的重視和相關環保政策的出臺,該項目研制的羥基乳液、水性環氧乳液、水性環氧固化劑、水性防腐底漆和水性聚氨酯面漆、高固體分涂料等,都將獲得巨大的發展,并取得良好的經濟效益。


標簽:工業涂料原材料今日頭條行業資訊固化劑防腐涂料樹脂涂料助劑
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