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国产大飞机用上“国产货”涂料,打破了PPG/阿克苏等外企垄断,行业资讯在线
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国产大飞机用上“国产货”涂料,打破了PPG/阿克苏等外企垄断
2022年08月08日    新闻来源:行业资讯在线    |  投稿

近日,中国商飞公司发布消息,国产大飞机C919完成取证试飞,这意味着C919距离交付投入商业运行又近了一步。C919大型客机是我国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机,采用单通道窄体布局,座级158至168座,航程4075至5555公里,与目前国际航空市场上最为常见的空客320、波音737机型同级别。

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由于商业大飞机领域行业壁垒高,此前只有少数国家能够独立承担大飞机的研制与生产,形成了波音和空客双寡头垄断的格局涂料在线coatingol.com。目前,全球可搭乘百人以上的民航大飞机市场被空客和波音两家公司垄断,而这些大飞机的配套涂料则全部都由国外企业供应,比如PPG、阿克苏诺贝尔、宣伟、美凯威奇等企业垄断了全球大飞机涂料市场。

据商飞官网介绍,C919累计28家客户815架订单。随着中国大飞机C919即将投入商业运行,这也意味着将到打破国际垄断。与此同时,我国大飞机C919也用上了国产造航空涂料,目前已有中海油常州涂料化工研究院、海洋化工研究院两家公司自主开发的航空涂料产品入选了中国商用飞机有限责任公司合格产品目录,这意味着打破了PPG、阿克苏诺贝尔、美凯威奇等企业的外资垄断。

昊华科技(600378)披露的2021年度报告称,报告期内,海洋化工研究院有限公司进入中国商飞ASL(合格供应商名单),2个产品被纳入中国商飞QPL。据悉,海化院近年来已将业务拓展至航空航天领域,并承担了多项航空航天科技攻关和生产任务,在航空航天等重要型号得到了应用。其中,海化院近年来针对国产大飞机配套涂料及技术进行了攻关,并成功开发出了系列大飞机涂料产品。

“今年1月,我们有3项民用航空涂料产品入选中国商飞合格产品目录,这意味着我们终于能给自己的大飞机供涂料。”常州涂料院国家涂料工程技术研究中心副主任周如东此前在接受采访时介绍说:“围绕国家大飞机制造的关键技术需求,我们前后用了3年多时间,不断改进涂层质量,调整生产设施设备,终于在民用航空涂料国产化工作上取得关键性进展。”

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江苏省科学技术厅于今年7月18日公示的2022年度江苏省科学技术奖形式审查结果显示,中海油常州涂料化工研究院有限公司,中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院,常州南京大学高新技术研究院,航空工业第一飞机设计研究院,中海油常州环保涂料有限公司联合完成的“国产大飞机高性能涂覆材料关键技术研发及应用”项目入围。

该项目技术发明知识产权包括:一种具有较低VOC的航空器用涂料及其制备方法,一种直升机旋翼用聚酯聚氨酯涂料及其制备方法,一种模拟绿色植被高光谱的环保型涂料及其制备方法,一种多彩红外低发射率的环保型涂料,一种用于快速修复航空飞行器受损蒙皮涂层的涂料组合物,一种航空飞行器用涂料体系,一种非铁金属用通用底漆及其制备方法,一种航空飞行器外蒙皮用涂料体系及其制备方法,一种航空飞行器外蒙皮用罩光涂料及其制备方法,一种N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的简便合成方法。

中海油常州涂料化工研究院有限公司、中海油常州环保涂料有限公司、航空工业第一飞机设计研究院、航空工业西安飞机工业(集团)有限责任公司此前已联合完成了“高性能低污染大(中)型飞机配套涂覆材料的研制与产业化”项目。该项目根据航空蒙皮涂料的要求,开展了水性防腐底漆、水性防腐面漆以及高固体分罩光漆的研制,实现水性涂料和高固体分涂料的VOC小于均100 g/L,引领我国飞机蒙皮涂料向环境友好型方向发展。

大飞机重大科技专项是我国建设创新型国家,提升自主创新能力和增强国家核心竞争力的重大战略决策。近年来,我国航空工业得到迅速发展,大中型飞机的研制工作取得了显著成果,特别是大型军用运输机、大型商用客机以及水陆两栖飞机等多个新型号陆续进行了首飞,部分飞机也已经装备服役。

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飞机配套涂覆材料是飞机必不可少的辅助材料,除了具有装饰的作用以外,更重要的是对航空器结构材料进行防护,对于维护飞行安全,延长航空器寿命,具有积极的意义。大(中)型飞机具有不同于普通机种的大尺寸、高载重量、长使用寿命等特点,这些特点决定了大(中)型飞机配套涂覆材料在性能上的特殊要求。

目前,国内大(中)型飞机配套涂覆材料大多数为溶剂型产品,部分机型采用了高固体涂料和水性涂料,溶剂的释放量有所减少。随着我国环保要求的日益提高,需要进一步降低航空涂料中挥发性有机化合物(VOC)的含量,为此,该项目开展了航空用水性涂料、高固体分涂料的技术研究,通过对树脂合成、涂料配套设计和涂料组分优化技术等研究,实现水性涂料和高固体分涂料的VOC小于均100g/L,引领我国飞机蒙皮涂料向环境友好型方向发展。

该项目研究大中型飞机配套涂覆材料包括底漆、面漆和罩光漆3种涂料,主要研究内容有:1)水性环氧底漆的研究:重点开展水性环氧乳化剂的制备、水性环氧乳液的制备、水性环氧固化剂的制备、特种颜填料及助剂的筛选、水性环氧底漆的制备以及性能评估。2)水性聚氨酯面漆的研究:重点开展羟基丙烯酸乳液的合成,水性聚氨酯固化剂的筛选,特种颜填料及助剂的筛选,水性聚氨酯面漆的制备以及性能评估。3)罩光漆的研究:重点开展聚天门冬氨酸树脂以及配套固化剂筛选,高固体分聚酯多元醇树脂的制备,溶剂、助剂的筛选,高固涂层的制备以及性能评估。

创新点1:超低VOC的航空涂料配套体系的研究目前国际主流的飞机蒙皮涂料采用的是溶剂型的高固体分环氧底漆加高固体份聚氨酯面漆的配套体系,底漆的VOC不大于340g/L,面漆的VOC不大于420g/L。项目采用的是水性环氧底漆加水性聚氨酯面漆加罩光漆的配套体系,属于三层配套。通过研究,制备的水性环氧底漆,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种涂料的VOC都小于50g/L。因此,本项目研制了一种新型的飞机蒙皮涂料的配套体系(即水性涂料加高固体分涂料的配套体系),对比现有的涂料配套体系,VOC大幅下降。

创新点2:制备了一种具有嵌段结构、非离子型、可反应的环氧乳化剂,用来制备水性环氧乳液。采用酸酐和聚乙二醇、液体环氧树脂为原料,合成了一种嵌段、非离子型、可反应的高分子环氧乳化剂(树脂)。该乳化剂合成的技术路线的优点:合成过程可控性强,可以有效避免反应剧烈放热的问题;合成过程没有加入任何催化剂,有利于提高涂膜综合性能。用上述乳化剂,可以制备出具有较好稳定性的非离子型水性环氧乳液产品。通过试验,发现乳化剂树脂浓度约为11%(即乳化剂/环氧树脂为1/8)时,制备的乳液稳定性优良。

创新点3:合成了一种柔韧性优秀的水性环氧固化剂。通过引入柔性非离子亲水链段来增加固化剂的柔韧性,改善涂膜耐冲击差的缺点。水性环氧固化剂合成工艺分为两步:多元胺与环氧树脂扩链:将多元胺与双酚A型环氧树脂加成,形成两端带伯胺氢的加成物。引入亲水基团——加成物再与聚乙二醇二缩水甘油醚开环扩链,引入亲水性基团,再采用单环氧化合物封闭分子链两端的伯胺氢,制成水性环氧固化剂。该环氧固化剂合成技术路线的优点:反应过程无需催化剂,分散过程无需酸中和;引入柔性非离子亲水链段,提升涂膜柔韧性。

创新点4:制备了一种具有核壳结构的羟基乳液,用于制备水性聚氨酯面漆。将水、引发剂、乳化剂、丙烯酸酯混合单体、功能单体等混合后先聚合成种子乳液,然后再加入剩余的丙烯酸单体、功能单体和引发剂再进行聚合,形成核壳结构的乳液。该羟基乳液合成技术路线的优点:成膜性优,几乎不使用成膜助剂,可以制备“零VOC”涂料;乳化剂使用量少,涂膜耐水性优;羟基官能团大部分在壳层,与固化剂交联效率高,涂膜综合性能优,使用成本低。

创新点5:采用聚天门冬氨酸酯树脂制备罩光漆。选用两种不同结构的聚天门冬氨酸酯树脂进行拼合,固化剂选择Tolonate® HDT-LV2,通过加入一种反应调节剂,可以延长双组份涂料的适用期。

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项目产业化建设依托了中海油常州环保涂料有限公司进行,完成了2000吨/年高性能低污染大中型飞机涂覆材料示范生产线的建设,包括800吨/年水性飞机涂覆材料示范生产线的建设工作和1200吨/年高固体分飞机涂覆材料示范生产线,同时建成了800吨/年水性环氧树脂合成和500吨/年航空专用树脂合成的生产线。

项目开展了高性能低污染大中型飞机蒙皮涂料的研制和产业化,形成一套新型的飞机蒙皮的配套体系(即水性底漆、水性面漆以及高固体分罩光漆),可以将飞机蒙皮涂料的VOC可以下降到50g/L以下,远低于现在使用的溶剂型涂料,引领我国飞机蒙皮涂料领域向环境友好型方向发展。

项目在航空工业西安飞机工业(集团)有限责任公司完成了航空典型件的示范涂装,涂料的施工性能良好,涂敷后的典型件表面平整,颜色和光泽外观均匀,无虚烟、橘皮等缺陷,涂层遮盖力较好。室温放置24小时后,用240号砂纸打磨,未出现粘砂纸的现象,打磨区域无明显的砂纸打磨印记,可打磨性能良好。室温放置7天后进行湿胶带结合力试验,无漆层脱落,应用效果优良。

项目所开发的水性环氧乳化剂、水性环氧乳液、水性环氧固化剂、水性羟基乳液、水性聚氨酯涂料、高固体分树脂以及高固体分涂料等产品,实现了航空蒙皮涂料核心技术的自主研制与产业化。

依托该项目的研究,搭建一个水性涂料的技术平台,有助于减少有机溶剂的使用和排放,对于推动涂料产品向资源节约型和低污染化方向发展起着重要作用。本项目研制的水性环氧乳液与水性环氧固化剂产品,已经在金属、地坪、水泥固化等多个领域得到广泛应用,近2年来销售额超过150万元;水性丙烯酸羟基乳液,现已实现工业化规模生产,在木器、金属保护、地坪、建筑物外墙等多个领域得到广泛应用,尤其在水性硅PU塑胶地坪领域,已成为国内该领域主要的水性树脂供应商,近2年累计实现销售超过1700万元。

我国航空工业的发展,必将带来环保型航空涂料的应用,而伴随国家对环保的重视和相关环保政策的出台,该项目研制的羟基乳液、水性环氧乳液、水性环氧固化剂、水性防腐底漆和水性聚氨酯面漆、高固体分涂料等,都将获得巨大的发展,并取得良好的经济效益。


标签:工业涂料原材料今日头条行业资讯固化剂防腐涂料树脂涂料助剂
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