高性能化学铣切临时保护涂料的研制
2021-06-29 10:34 浏览:224
李文凯，王李军，周如东，陆文明，王洪双
（中海油常州环保涂料有限公司，江苏常州213012）
化学铣切是通过化学溶液均匀腐蚀工件裸露部位，从而获得所需要加工尺寸和工艺精度的一种无刀具、无切屑的特种加工工艺。其在某些方面比机械铣切更有优势，主要表现在可加工特薄、易变形、大面积零件，不受金属材料状态影响，可直接加工成整体结构，不产生应力，零件无变形，生产效率高。而临时保护涂料是在化学铣切过程中对不需要铣切的部位进行保护，化学铣切工序完成后再去除该保护层。
国外航空、航天工业使用的化学铣切保护可剥性涂料主要是以TURCO5580G 和AC-850化学铣切保护涂料等为代表的德国汉高、美国Adcoat公司产品[2]。随着我国航空、航天工业的发展需要，在国内有关科研单位和生产厂家共同协作下，先后研制了几种化学铣切胶。第1代化学铣切保护可剥性涂料是氯丁胶，第2代是以丁苯胶为代表的化学铣切保护可剥性涂料，前2代化学铣切保护可剥性涂料“漏蚀”问题比较严重，且工艺复杂，在航空企业中未获得推广使用。第3代是以热塑性SBS弹性体为代表的合成橡胶，以其制备的临时保护可剥性涂料施工工艺简单，但存在耐热性不高、附着力不稳定等缺点。SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的共聚物，自身既包含了聚苯乙烯（PS）相的塑料结构，又包含了聚丁二烯（PB）相的橡胶结构，微观上两相分离。其聚丁二烯段形成橡胶相，聚苯乙烯段形成微区分散在橡胶相中且对聚丁二烯起着物理交联作用，因而其状态随温度或溶剂的变化有可逆性，非常适合作为化学铣切临时保护涂料的基料。本研究使用改性SBS嵌段共聚物为基体材料，配合增粘树脂、补强剂、填料、助剂等，制备了满足浸蚀比要求、性能优异的临时保护涂料，综合性能接近国外产品AC-850。
1 实验部分
1. 1 实验原料
SBS树脂：工业级，科腾聚合物有限公司；苯乙烯：试剂级，阿拉丁；过氧化苯甲酰：试剂级，上海诺泰化工有限公司；甲基硅油：工业级，上海迈瑞尔化学技术有限公司；酚醛树脂：自制；甲苯、二甲苯：工业级，南通华汇化工有限公司；四氯乙烯：工业级，浙江巨化股份有限公司；消泡剂：工业级，德国BYK；氧化镁：工业级，无锡泽利美化工；氧化锌：工业级，上海京华材料化工厂有限公司；滑石粉：工业级，江苏群鑫粉体材料有限公司；气相二氧化硅：工业级，德固赛。
1. 2 改性SBS 树脂的制备
制备改性SBS树脂的参考配方如表1所示。
在三口瓶中加入配方量的SBS弹性体，加入配方量的混合溶剂溶成均匀溶液，加入配方量的过氧化苯甲酰，加热到85 ℃，搅拌均匀。将配方量的苯乙烯滴加到三口烧瓶中，滴加完后85 ℃保温2 h。加入配方量的自制酚醛树脂，85 ℃保温1 h后降温出料得到改性SBS弹性体树脂溶液。
1. 3 化学铣切保护涂料的制备
（1）把改性SBS树脂混合溶液加入不锈钢罐中。
（2）在罐中加入补强剂、填料、气相二氧化硅、甲基硅油等助剂。
（3）用高速分散机搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度≤45 μm，用剩余的混合溶剂调制黏度合格后，过滤出料。
1. 4 涂料施工工艺
将保护涂料充分搅拌均匀，室温放置10 min 后用毛刷均匀刷涂在已备好的试片上。每次刷涂后放置干燥4 h，刷涂3遍干膜厚度达到250~300 μm。于室温干燥24 h后进行测试，也可采用喷涂或浸涂制备涂膜。
1. 5 性能检测
按GB/T 1723—1993 中乙法测试涂料黏度；按GB/T 1724—1979测试涂料细度；按GB/T 1725—2007测试涂料不挥发物含量，烘烤温度为（110±2）℃，烘烤时间为1 h；按GB 1728—1979测试涂膜干燥时间；按GB/T 2790—1995测试涂膜剥离强度；按GB/T 528—2009测试涂膜的拉伸强度和断裂伸长率；按HB 5453—2004测试涂膜耐酸性、耐碱性；按HB 5453—2004中4. 7. 8测试涂料浸蚀比。
浸蚀比是衡量化学铣切临时保护涂料主要的技术指标。当铝合金表面与溶液发生作用时，溶液腐蚀朝垂直于铝合金表面进行，即向深度方向进行，同时，溶液与保护层边缘下面的金属也会发生作用，因而腐蚀就沿着保护层边缘下面朝水平方向进行，从而在保护层的边缘下面形成了一个宽度近似等于腐蚀（铣切）深度的腐蚀斜面。浸蚀比是浸蚀宽度与浸蚀深度的比值。其值均在裸铝12上测量。国内一般对浸蚀比的规定为0. 9~1. 1。