Результат интеллектуальной деятельности: ЭРОЗИОННО СТОЙКИЙ, АТМОСФЕРОСТОЙКИЙ, ТРУДНОСГОРАЮЩИЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к технологии производства материалов на основе полимеров и может использоваться для ремонта, в том числе в полевых условиях, поврежденных участков внешней поверхности изделий авиационной техники.

Известен многослойный материал, включающий полимерную пленку, адгезионный слой, антиадгезионный слой и слой стеклопластика, состоящий из нескольких слоев стеклоткани, пропитанной термореактивной смолой, в котором адгезионный и антиадгезионный слои расположены последовательно на внутренней поверхности стеклопластика, а на наружной поверхности расположена полимерная пленка. Материал используется для ремонта внутренних ненагруженных конструкций летательного аппарата (Патент США №5424105).

Недостатком известного материала является невозможность его использования для наружных работ, в частности для ремонта поврежденных участков внешней поверхности изделий авиационной техники.

Известен многослойный материал, содержащий полимерную пленку в качестве основы, выбранную из группы, включающей лавсан, полипропилен и поливинилхлорид; металлический слой, адгезионный слой, выполненный на основе акриловой дисперсии, и антиадгезионную бумагу, в котором адгезионный и антиадгезионный слои расположены последовательно на внутренней поверхности материала, пленка является наружным слоем, а металлический слой и дополнительный модифицирующий слои расположены между пленкой и адгезионным слоем. (Патент РФ №2134200).

Недостатком известного материала являются низкая эрозионная стойкость, недостаточно высокая атмосферостойкость, высокая горючесть.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является многослойный пленочный материал, состоящий из субстрата, включающего две или более полимерные пленки, такие, как поливинилхлоридные, полиэфирные, полиимидные, полиамидные, полиэтиленовые, полипропиленовые, поликарбонатные или политетрафторэтиленовые, соединенные между собой тем или иным способом, клеящего слоя, антиадгезионного слоя в виде защитной бумаги или пленки, а также декоративных, отделочных и других слоев, наносимых последовательно при изготовлении пленки основы. В качестве клеящего слоя используют клеи, длительно сохраняющие липкость за счет введения в их состав различных пластификаторов, например клеи на основе перхлорвиниловой смолы, бутилкаучука или бутадиеннитрильного каучука (Д.Ф. Каган, В.Е. Гуль, Л.Д. Самарина “Многослойные и комбинированные пленочные материалы”, М.: Химия, 1989, с. 146-147).

Многослойный материал-прототип используется только в качестве декоративного отделочного материала и не может быть применен в качестве материала для ремонта авиационной техники, так как не обладает достаточным комплексом таких свойств, как высокая эрозионная стойкость и атмосферостойкость, пониженная горючесть, и он не работоспособен при циклическом воздействии переменных температур (-60÷+80)°С и в условиях аэродинамического и гидродинамического потоков.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание эрозионно стойкого, атмосферостойкого, трудносгораемого многослойного материала, работоспособного при циклическом воздействии переменных температур (-60÷+80)°С и в условиях аэродинамического и гидродинамического потоков.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен эрозионно стойкий, атмосферостойкий, трудносгорающий многослойный материал, включающий полимерную пленку, на внутренней поверхности которой расположены адгезионный слой, выполненный на основе клея с постоянной липкостью и прочностью при сдвиге не менее 2,0 кг/см² на основе стиролсодержащих эластомеров с массовой долей стирола 12-20%, молекулярной массой 110000-180000 и антиадгезионный слой в виде защитной бумаги или пленки, а на наружной поверхности полимерной пленки расположено многослойное лакокрасочное покрытие на эпоксидной, акриловой или фторорганической основе.

Полимерная пленка выполнена из полимера, выбранного из группы, включающей полисульфон, или полиуретан, или поливинилхлорид или фторорганический полимер, а соотношение слоев лакокрасочного покрытия, полимерной пленки и адгезионного слоя составляет (0,5-1):1:(0,5-1).

Многослойный материал по изобретению устойчив к воздействию жестких условий пылевой эрозии и аэродинамического и гидродинамического потоков при скорости взлета и посадки пассажирских и транспортных самолетов, стоек к циклическому воздействию переменных температур (-60÷+80)°С, атмосферостоек и может быть применен для ремонта поврежденных поверхностей планера самолета.

Кроме того, заявляемый многослойный материал сочетает как защитные (эрозионная стойкость, атмосферостойкость), так и декоративные свойства, так как многослойное лакокрасочное покрытие в составе материала при введении соответствующих пигментов обеспечивает такую же цветовую гамму, как у типовых систем покрытий планера самолета.

Многослойное лакокрасочное покрытие по изобретению состоит из 1 слоя грунтовки (или без нее) и 2-3 слоев эмали. Максимальная общая толщина лакокрасочного покрытия может составлять 85 мкм. В примерах по изобретению были использованы грунтовка ЭП-0104 (ТУ 6-10-1124-95) и следующие эмали: ЭП-140 (ГОСТ 24709-81) на эпоксидной основе, АК-1115 (ТУ 6-10-1029-88) на акриловой основе и эмали на фторорганической основе: ВЭ-46 (ТУ 1-595-9-273-88) на основе фторопластового полимера и КЧ-5185 (ТУ 6-10-1934-88) на основе фторкаучука.

В качестве полимерной пленки используют пленки толщиной 35-85 мкм.

В качестве адгезионного слоя в примерах по изобретению использованы клеи с постоянной липкостью и прочностью при сдвиге не менее 2,0 кг/см² на основе стиролсодержащих эластомеров, таких, как бутадиен-стирольный или изопрен-стирольный, с массовой долей стирола 12-20% и молекулярной массой 110000-180000. Помимо указанных эластомеров, клеи содержат целевые добавки и растворители.

Соотношение толщин слоев лакокрасочное покрытие (ЛКП):

полимерная пленка: адгезионный слой варьируется в зависимости от условий эксплуатации изделий авиационной техники и определяется технологией нанесения слоев, но наилучший технический результат, т.е. сочетание наиболее высоких эрозионной стойкости, атмосферостойкости и негорючести достигается при соотношении слоев ЛКП: пленка: клей=(0,5-1):1:(0,5-1).

В качестве антиадгезионного слоя используют силиконизированную защитную бумагу марки БС-1-95 с плотностью 95 г/м² (ТУ 5433-005-12963867-98) или БС-1-80 с плотностью 80 г/ м² и силиконизированную лавсановую пленку (ТУ 5459-003-34911995-98).

Примеры осуществления

Пример 1.

На полисульфоновую пленку толщиной 80 мкм методом распыления наносят многослойное лакокрасочное покрытие толщиной 40 мкм. Лакокрасочное покрытие включает 1 слой эпоксидной грунтовки ЭП-0104 (ТУ6-10-1124-95) и 2 слоя эмали КЧ-5185 (ТУ 6-10-1934-88) на основе фторкаучука. После нанесения каждого промежуточного слоя осуществляют его сушку. После полного высыхания лакокрасочного покрытия на внутреннюю сторону поверхности пленки наносят адгезионный слой толщиной 40 мкм, представляющий собой клей с постоянной липкостью и прочностью при сдвиге 2,8 кг/см² на основе стиролсодержащих эластомеров с массовой долей стирола 12%, молекулярной массой 140000. На нанесенный адгезионный слой прикатывают антиадгезионный слой в виде антиадгезионной защитной бумаги марки БС-1-95. Соотношение толщин лакокрасочного слоя, полимерной пленки и адгезионного слоя 0,5:1:0,5.

Многослойный материал по примерам 2, 3, и 4 получают аналогично примеру 1 (в примере 3 слой грунтовки отсутствует). Типы ЛКП, пленок, клеев, толщины слоев и их соотношения даны в табл.1.

Материалы, изготовленные в соответствии с приведенными примерами, и материал-прототип были испытаны для определения их атмосферостойкости, эрозионной стойкости, горючести.

Сравнительные характеристики предлагаемого многослойного материала и материала-прототипа приведены в табл.2.

Для определения атмосферостойкости материалы были подвергнуты атмосферному старению в условиях субтропического климата и средней климатической зоны. Определялся предел прочности при сдвиге до и после старения.

Эрозионная стойкость оценивалась по потере массы (г) и изучалось изменение поверхности износа под микроскопом.

Определение горючести проводили на вертикальных образцах, время экспозиции 60 с.

Как видно из данных, приведенных в табл.2, предлагаемый материал превосходит материал-прототип по атмосферостойкости, эрозионной стойкости, имеет более низкую горючесть и более высокую стойкость к циклическому действию температур (-60÷+80)°C и в условиях аэродинамического и гидродинамического потоков.

Предлагаемый материал дает возможность быстро провести ремонт лакокрасочного покрытия в полевых условиях по экологически чистой и энергосберегающей технологии, снизить трудозатраты на ремонт минимум на 50% и сократить время на ремонт в десятки раз. Кроме того, предлагаемый материал может быть использован в судостроении, автомобильной промышленности и машиностроении.