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航空航天涂料40年--孫哲

2019-09-06 09:34:21 作者：本網整理來源：防腐涂料視界分享至：

航天涂料是指用于各種飛行器（飛機、導彈、火箭、衛星、飛船等）的專用涂料。航天、航空涂料除了傳統的保護、裝飾功能外，其重要性更大程度是體現在其特殊功能性，如耐高溫、耐燒蝕、隔熱、耐腐蝕、隱身、防腐蝕等，所以航天、航空涂料的技術水平在某種意義上代表著一個國家航空工業的發展水平。

20世紀80年代是我國處于改革開放及先進技術和工業發展的時代。在引進國外產品的基礎上，從事航空涂料研究的單位已不限于20世紀60~70年代的幾家，而且遍及大江南北、主要有原化工部涂料工業研究所、背景621所、天津油漆廠、上海涂料所和西安惠安化工廠等。相繼推出13-2丙烯酸/聚氨酯磁漆、B04-6丙烯酸清漆、乳白丙烯酸/聚氨酯磁漆、有機硅/聚氨酯迷彩涂料、有機硅/聚氨酯磁漆和環氧/聚氨酯磁漆等新品種。產品性能不同，優缺點各異，已在國內各種機型上得到了不同程度的應用。其中有些品種的性能指標已達到國外同類產品水平，基本滿足了國內飛機涂裝的需要。

但是，隨著航空、航天領域技術的飛速發展，對航空、航天涂料產品的技術水平提出了新的要求。國外針對這一變化進行了多領域多產品的跟進研究，國內的航空、航天涂料研制和生產企業擔負著盡快加速自主研發、追趕世界先進技術水平的重任；航空、航天技術進步是一個國家工業體系是否完善、工業技術水平發展、研發能力建設的重要標志，涂料技術更是檢驗涂料技術的重要分支，功能性涂料技術進步甚至影響著我國航空、航天重大型號的發展水平。

1.主要涂料品種發展概括

1.1飛機蒙皮涂料

綜觀國外，航空涂料水平較先進的國家有美國、荷蘭、德國和俄羅斯等工業發達國家。20 世紀60~70年代，隨著飛機性能的進一步提高，原來使用的醇酸、硝基類涂料，因其耐熱性較差，耐氣候、耐老化性能不好和易被污染而逐漸被環氧、丙烯酸、聚氨酯涂料代替。目前，國外的普通蒙皮涂料底漆一般采用環氧/聚酰胺體系或環氧/聚氨酯體系，特殊部位還采用鱗化底漆。而面漆體系則主要為丙烯酸、聚氨酯等，隨著技術的進步，耐老化及耐沾污性能較好的氟硅、氟碳涂料也逐步被應用到飛機蒙皮涂料上。

我國飛機蒙皮涂料始于20世紀50年代，最初以C01-7長油醇酸涂料為主的醇酸類涂料曾經得到廣泛的應用。20世紀70年代，我國航空涂料開始發展，中昊北方涂料院（原化工部涂料工業研究所）、北京621所、天津油漆廠均投入大量人力、物力進行研究。丙烯酸清漆、丙稀酸改性聚氨酯磁漆、聚氨酯磁漆和有機硅改性聚氨酯涂料產品相繼研究成功，并廣泛用于軍用新飛機的表面涂裝。目前，國內仍然還是以采用環氧底漆和聚氨酯（聚酯、丙烯酸和各種改性聚酯）面漆體系的飛機蒙皮涂料為主要品種，其技術性能達到GJB和MIL標準。

國內飛機蒙皮涂料主要有以下幾種類型：①雙組分丙烯酸飛機蒙皮涂料；②雙組分聚醋型聚氨酯涂料；③氟碳型飛機蒙皮涂料；④改性有機硅飛機蒙皮涂料。

目前，國內飛機蒙皮涂料底漆和面漆的整體技術水平和國外同類產品相比還存在一定的差距，比如系列化程度不足、針對性不強、產品的應用范圍較窄且工藝穩定性較差。氟硅、氟碳類的蒙皮涂料雖然也有部分應用，但是其技術成熟度不足，耐沾污等性能仍無法滿足戰機日常維護要求，不能大規模生產和應用，目前只局限于小批量試用。隨著飛機航行速度不斷提高，機身氣動熱隨之提高（馬赫數M=2.2時為150℃； M=2.5時為220℃： M=3時為320°C）。因此，能長期經受220℃：以上高溫的普通飛機蒙皮涂料是重要的發展方向。

1.2 飛機艙室涂料

飛行器座艙是飛行員工作的主要場所，座艙內保護涂料在滿足較為苛刻的使用環境要求的同時，讓飛行員在視覺和觸覺方面能夠感受到舒適，也須得到重視。現階段國軍標僅對涂層的光澤、顏色提出了具體要求，國內普遍采用半光丙烯酸/聚氨酯涂料作為飛機座艙內涂料，這類涂料在經過一定時間的使用后，經常出現磨損和脫落，雖不會對飛行安全造成危害，但是影響飛行員的感受；國軍標中規定的半光涂料要求也不盡合理，在強烈光線照射下，半光涂層還是會產生較為強烈的反射光；因標準制定較早，對于涂層的質感未做要求，涂層讓人感覺冰涼，沒有親和力。

現階段，我國仿麑皮涂料、彈性涂料發展已經較為充分，產品性能完全能夠達到座艙內保護涂料的技術指標要求；因這類涂料表面存在尺寸不一的輕微凹凸，在同樣的光澤條件下不會產生強烈的反射光線，有利于飛行安全；這類涂料的觸感極為舒適，飛行員有如置身高級轎車內，感覺非常溫暖。

1.3飛機發動機涂料

現代航空發動機金屬材料多采用鎂合金、鋁合金、鈦合金等，國外針對鎂合金、鋁合金的耐高溫、防腐蝕涂料研究較為充分，如美國TELEFLEX公司牌號為SERMETEL的產品系列，耐溫及防護性能十分優異，是羅-羅、波音、空客等國外企業指定唯一的發動機金屬材料防護涂料；鈦合金除了在其表面進行標注外通常不采用涂料進行防護。

中昊北方涂料工業研究設計院有限公司（以下簡稱中昊北方涂料院）針對TELEFLEX公司牌號為SERMETEL的產品進行了針對性研究，研制的TW-7涂料滿足了我國型號任務的需要，成功應用于多種型號發動機的金屬防護，替代進口產品。

傳統的航空用鋁合金與處理工藝中所用的六價鉻鹽對人體不安全，對施工工藝相關的毒害材料的控制、處理及管理帶來嚴重危害和不必要的麻煩。從1982年期世界環境保護組織就提出限制使用鉻酸鹽和其他鉻酸鹽化合物。研制無鉻、有效、價格低、環境友好的鉻酸鹽及緩蝕劑替代品和環境友好的轉變層處理工藝是航空涂料界所迫切需要解決的問題，也是我們面臨的新課題。

1.4飛機零部件涂料

1.4.1雷達天線罩涂料

所有飛行器都需要得到保護，因為飛行器在太氣中高速飛行，氣動加熱非常嚴重：同時飛行器還可能受到雨水、砂石等侵蝕，為保護天線罩以及內部的儀器儀表，天線外罩表面必須加以保護。

因飛行器不同和應用環境的差異，雷達罩保護涂料可以根據溫度范圍分為幾大類：①使用溫度常溫到250℃的彈性聚氨酯保護涂料；②使用溫度250-400℃的耐高溫保護涂料；③使用溫度400℃以上的耐高溫保護涂料。

因彈性聚氨酯保護涂料研發較早，采用了芳香族聚氨酯作為主要成分，涂層耐老化性能較差，采用MOKO固化劑存在潛在致癌危險。近年來國內研究單位針對上述問題采用脂肪族聚氨酯替代芳香族聚氨酯，提高了涂層的耐老化性能。并旦自主合成了天門冬氨酸二氨作固化劑，消除了致癌的危險，涂層性能與原產品相當，部分技術指標有了飛躍性的提高。但是由于雷達及天線對保護涂層介電性能要求的進一步提高，降低涂層介電損耗成為該圖層的發展方向。

因為樹脂在250℃以上不可避免地出現碳化等現象，溫度達到400℃時基本接近了樹脂材料的耐溫極限，對天線罩僅能夠提供較短時間的防護，無法實現長時間的保護；含氟材輯在385℃以上出現熱分解，有可能揮發出有毒氣氛；聚酰亞胺類樹脂對水分敏感，嚴重影響產品儲存穩定性和涂層一致性。因此，雖然250?400℃的雷達罩保護涂料可選用的樹脂體系較多，但是真正用于型號任務的產品品種并不多，還主要集中在有機硅樹脂系列的涂料品種。

長期受400℃以上高溫的雷達罩多采用纖維增強熔硅材料，這類材料的致密性較高。除了了抗水滲透性和柔韌性方面稍有不足外，其他性能不需要涂料進行補充，因此市場需求不迫切，迄今，能夠耐受這一溫度并滿足氣動要求的保護涂料在國內幾乎是空白，雖然采用有機硅樹脂體系能夠耐受這種高溫，但是耐氣蝕能力有限。近年來國外有磷酸鹽樹脂體系的保護涂料出現，其耐溫性能可達到1100攝氏度以上。

1.4.2透明件保護涂料

現代軍事工業中，透明塑料在飛機座艙、艦艇舷窗、飛行員頭盔等領域得到了廣泛的應用，目前飛機座艙蓋材料普遍使用聚甲基丙烯酸甲酯玻璃（主要采用航空定向有機玻瑝PMMA），從性能需求和發展趨勢來看，最終將被性能更好的聚碳酸醋（pc）塑科完全替代。但該類材料均存在材料表面硬度不足、容易留下劃痕等問題，因此需要對其進行保護，并滿足透明件的良好透光率及霧度等要求。

國外于20世紀60年代就開始了有機玻璃表面保護涂層的研究，主要有丙烯酸涂料、聚氨酯樹脂涂料、聚硅氧烷涂料等。近年來，又發展了納米改性涂料、有機-無機雜化涂料等。經過近幾年發展，國外公司已經推出了用于pc表面保護的成熟產品，并得到工業應用。

我國高規格光學級別有機玻璃（PMMA）工業起步較晚，針對保護涂料的研究不充分，型號飛機透明件表面防護涂層主要采用中昊北方涂料工業研究設計院有限公司研制的TU系列丙烯酸/聚氨酯防護涂料，TU系列飛機座艙透明件保護涂層均為聚氨酯/丙烯酸樹脂體系，具有良好的附著力和韌性，但與國外產品相比該產品品種單一，可選性不強。

國內在PC表面防護涂層的研制上，成熟的產品幾乎空白。針對不同需求的透明件應該采用不同的保護涂料，而國內現有產品單一，還不能全面實現防霧、增硬等要求；在日本較為成熟的溶膠-凝膠原位聚合法在國內還僅限于實驗室研究階段，因聚合溫度的限制不能用于透明件防護。

1.4.3飛機油箱內壁保護涂料

飛機整體油箱即為結構油箱，油箱的腐蝕即是承力結構件的腐蝕，也就是說，油箱的腐蝕直接威脅著飛機的完好性與可靠性。耐油涂料用于飛機整體油箱內壁以及周邊區域的耐油防腐蝕保護，能在燃油中長期使用，避免燃油中復雜的腐蝕環境對油箱材料的腐蝕。

國外的油箱保護涂料早期主要采用環氧-橡膠、環氧類、氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯涂枓，代表性的產品有波音公司的BMS10-39環氧涂料。此外，阿克蘇諾貝爾的整體油箱保護涂料，由于性能優異，也占據著國內市場相當大的份額。

國外對于飛機整體油箱保護涂料的檢測標準主要有AMS-C-27725B、MIL-C-27725B以及BMS10-20D等，這些標準均未提及涂層對防冰劑抗耐性的檢測；但國外已建立了成熟、科學的加速測試試驗方法，一些研究機構對耐油涂料受防冰劑影響狀況進行了深入研究，采用不同的實驗條件，建立了多種加速試驗方法，并確定了—些符合實際環境的加速試驗方法與評判標準。

國內早期的油箱保護涂料基本為聚酰胺固化環氧類涂料，這種涂料能夠基本滿足現行國軍標GJB 1390-1992 （未提及涂層對防冰劑撕性的檢測）的要求，但與國外先進水平相比，國內產品性能仍有差距，尤其是在實際使用中涂層表現出對耐防冰劑的抗耐性不足，不能完全滿足實際使用需求。中昊北方院是我國最早從事耐油類涂料項目研制的研究院所，也是國內少有的能進行飛機整體油箱耐油保護涂料研究及工業化生產，將產品成功進行應用的單位。

1.5特殊專用涂料

要應用于飛機儀表、蒙皮溫度分布的測量，電氣設備的發熱監控。多變色不可逆示溫涂料具有大面積場測溫功能、記憶最高溫度不破壞物體表面形狀。不影響氣流狀態、使用方便，測量結果直觀等，廣泛應用于發動機燃燒室、渦輪外環導葉片、加力擴散器等部件的測溫，單變色不可逆試溫貼片現廣泛應用于返回式衛星穩定裙及裙底結構內表面、飛船側壁和大底等部位的溫度測量，以及電器設備溫升狀態、機械構件溫度監控等。

英國、俄羅斯、德國、法國、美國、日本及中國等世界各國都重視示溫涂料的開發研制。德國（如Rols- Royceplc公司）的示溫涂料性能水平最突出，成功應用于發動機熱端部件的測溫，其測溫區域為240～1300℃，測溫點有些品種多達10個，間隔為50～70℃。目前示溫涂料朝著多測溫點、寬溫度區間、高溫區及快速反應的方向發展。

中昊北方涂料院自20世紀60年代開始示溫涂料的研究，是國內唯一專業從事示溫涂料研究的院所，產品品種涵蓋了從37℃到1150℃的溫度測量范圍，目前正在研發1150℃以上的示溫涂料品種。

目前該類涂料的研究方向是通過對熱敏顏料的研制，輔助填料的熱性能研究、基料樹脂的料品種。耐溫性及與顏填料的配套性研究，克服高溫多變色不可逆示溫涂料的示溫間隔大、誤差大、變色不靈敏、色差不明顯、應答時間長、高溫上限低等缺點，滿足型號研制中動態大面積場的溫度測量要求；充實專用的試驗和檢測設備，進行涂料示溫性能、力學性能、環境適應性能以及溫度判別方法的研究。

1.52水性涂料

隨著環保和低碳經濟要求的日益提高，為了確保施工人員的身體健康、改善施工環境、滿足環保的要求，航空、航天用涂料的水性化技術日益得到重視。

發達國家已經實現了飛機用底漆、色漆的水性化，如波音、空客等，以德國為例，早在20年前就已將水性料用于軍用車輛、艦艇內表面的涂裝，現在除了裝備表面一層罩光涂料外，其余部分防腐蝕涂料基本實現了水性化。

我國水性化技術已經經歷20余年的發展，水性環氧、水性聚氨酯涂料技木基本成熟，但是性能與溶劑型涂料比較還存在較大差異，難以滿足高性能的使用要求，關鍵技術和關鍵原材料普遍掌握在國外企業的手里，因技術壟斷等原因，國內企業很難獲得高質最的水性化涂料。

1.53化學銑切保護涂料及工序保護涂料

化學銑切加工（簡稱化銑）是依靠化學溶液對金屬工件表面溶解的一種加工技水，即利用化學溶解的方法加工工件。化銑保護涂科又稱為可剝性凃科，是化銑過程中的一種臨時性保護涂層，在加工過程中起到暫時的保護作用，化銑工序完成后再去除該保護層。

美國 Turco和 Purex公司是從事研究和生產化銑保護及其配套產品的公司，MaS31k537和AC-850化銑保護涂料就是其代表件產品。由于國內第一代保護涂料氯丁膠存在“漏蝕”、溶劑毒性大、貯存穩定性差等缺點，目前已經被淘次：第二代保護涂料丁苯膠雖然降低了溶劑的毒性，但工藝復雜，且“漏蝕”問題依然存在，在航空企業中也逐漸淘汰。目前國內的航空企業所使用的化銑保護涂料主要為AC-850等進口產品，價格昂貴且供貨周期長。中昊北方涂料院研制的第三代保護涂料（SBS熱塑性彈性體化銑保護涂料）性能已經達到了美國AC-850的技術水平，并在多個企業得到了應用。

1.6航天專用涂料

航天專用涂料是一個極為特殊的門類，較之航空用涂料具有如下技術要求：①耐受紫外、電子、質子等綜合輻照能力：②出氣率要求：3高低溫循環。

隨著我國航天事業的不斷發展，與衛星、導彈配套的特種涂料也相繼研究成功，主要品種有耐高溫涂料、消融防熱涂料、熱控涂抖、高溫電纜絕熱涂料、高溫絕熱帶、耐堿涂料等。其中耐高溫涂料、消融防熱凃料、熱控凃層在航天中使用較為廣泛。

航天器的外圍設備、設施會采用大量涂料，如運載火箭用涂料通常會參照航空涂料的標準，因此，航空涂科也大量應用于航天器及外圍設施的制造中。

1.6.1隔熱耐燒蝕保護涂枓

地球同步軌道運行的剝殼球星衛星，如果表面不加任何熱控圖層，當衛星對太陽定向時，表面溫度最高達250℃，而背陽面的溫度將會低到-200℃，衛星內設備溫度的不均勻性及波動雖然小一些，但足以使各種儀器設備、結構部件無法承受。因此，需妄對衛星運行熱控制，保證衛星各個部件的正常運行。

熱控涂料是衛星熱控技術的輔助手段，各國已經研制出的熱控涂層材科按系款射性質可分為全反射表面、中等反射表面、太陽吸收表面、中等紅外反射表面、灰體表、中等紅分吸收表面、太陽反射表面、中等太陽反射表面及全吸收表面，針對不同作用原理各有優劣，但是能夠同時采用以上作用原理兩到三項，形成的技術優勢將更為明顯，如將太反射與相變技術結合，能夠獲得更好的效果。

2.應用情況

2.1國外應用情況

2.1.1國外民機應用情況

目前，國際上使用的大部分民用客機均由美國波音（Boeing）公司和法國空客（ Airbus）公司制造，其飛機所用的“三防”涂料產品主要由國外幾大著名涂料公司所壟斷，如PPG、阿克蘇諾貝爾、Deft、德索托等公司。其中，最具代表性的為阿克蘇諾貝爾和PPG。這幾家公司生產的飛機蒙皮涂料產品種類多樣，性能穩定。國際上航空涂科有大量產品已經實現商品化，多年以來被各大飛機制造商、航空公司廣泛選用。綜合考察各大航空涂料生產商的相關產品，可以清晰發現其性能主要體現在涂層體系高性能化、涂層體系薄膜化和量化、涂料綠色環境友好化等方面。在航空涂料高性能化方面，國際上知名航空涂料生產廠家在20世紀80年代就開展了研發及應用工作，主要分析并考察飛機在飛行過程中涂層系統的抗腐蝕性能、使用壽命等，用于飛機飛行環境的復雜多樣性，提高飛機蒙皮涂層在極端條件下涂層的各項性能，如耐懸性、耐油品性、耐擦拭性、重涂性、耐沖擊性等：90年代就推出了相關產品并獲得應月，涂膜的耐高低溫、耐沖擊性能、柔初性能優異，與金屬基材具有優異的附著力和抗振動性能，可以保證在劇烈的飛行過程中，蒙皮涂層與基材不會因應力變化而產生開裂為降低飛機的整體質量，增加航行距離，航空涂料體系薄膜化、輕量化交得越來越重要，在滿足現役航空涂層體系防護性能不變的前提條件下，要求涂層厚度下降20％～30％。PPG公司新開發的底色漆清漆系統，與傳統的涂層系統相比能大層度降低涂層的質量而不損失涂層的防護性能。在國際燃油價格日益上漲的今天，該技術的推廣和成功應用將大大降低飛機的燃油使用費，為航空公司創造可觀的經濟效益。

涂料綠色環境友好化方面，歐美等發達國家因其政策法規限定，成功開發出多個高固含量、無銘化、水性化、無溶劑品種，大部分涂膜性能與傳統溶劑型涂料水平相當。其中高固體分涂料發展速度最快，其中PPG和 Akzo Nobelf的航空涂料產品均以高固體分涂科為主，施工狀態下涂料的體積固體分高達70％，VOC排放量小于420g/L，滿足歐盟及美國的環保法規要求。

在底漆無鉻化方面，PPG公司成功開發了多個品種。在水性涂料方面，PPG和 Akzo Nobel近年來也相繼開發了 Eco Prime系列和 Aerowava系列水性航空涂料，產品涵蓋了飛機蒙皮底面漆及零部件防護凃料等，在波音和空客飛機上獲得了成功應用。Bayer公司和Deft公司聯合開發了采用UV固化方式的無溶劑的飛機蒙皮涂料，該涂料具有固化速度快、低VOC含量等特點，性能上與傳統的聚氨酯飛機蒙皮涂料相當。這些綠色涂料已成功應用于多型號飛機，如波音737、747、757、767和空客380等，在滿足實際飛行環境的使用要求的同時，立足于低碳化、環保化，符合政策法規的要求。

2.1.2國外軍機應用情況

由于涉及軍用特種涂料，國外對這部分涂料的具體牌號、性能等方面采取了嚴格的保密措施，我們無法判斷軍用涂料的實際應用情況。但是從一些文獻資料中，還是能夠側面了解到一些。PPG和 Akzo Nobel公司均有相應的軍用涂料產品，具體性能不詳。Indestructible Paint INC公司是一家生產飛機專用涂料的廠家，其有很多品種用于不同型號的飛機上，但大多數涂料無法通過正常渠道購買。

2.2國內應用情況

2.2.1國內民機應用情況

由于民航飛機均有適航認證的要求，而目前國內的涂料生產廠家均不具備該資質。因此，在國內的民機方面，波音公司、空客公司使用的是PPG和Ak2 Onobelf的航空涂料產品。西飛公司生產的新舟60已經取得了歐洲的適航認證，按照適航要求，該型號飛機上使用的也是PPG和Akzonobele的航空涂料產品。雖然ARJ21和C919目前沒有取得國際適航認證，但是考慮到后期的出口需求，涂層體系依然選用了以上兩個公司的產品。目前，據了解，只有民用直升機上使用了中海油常州涂料化工研究院有限公司的蒙皮涂料產品。

縱觀國內所有成熟飛機蒙皮涂料產品，其飛機蒙皮涂料種類與國外產品種類相當，但在性能上與國外產品還是差距明顯，主要表現在涂層使用壽命、防護年限、涂料有機揮發物含量、施工性能、環保等方面。目前，國內尚無符合波音《航空用保護磁漆》標準規范的“綠色”涂料產品，主要問題在于這些產品的施工固含量、施工性能達不到規范要求或者耐介質性能通過的情況下不能同時滿足物理機械性能等要求。在涂料輕量化和薄膜化研究方面仍然處于技術空白。出現上述問題的主要原因是，目前國內沒有適合制備高性能飛機蒙皮涂料的專用樹脂，防腐蝕顏料品種選擇也比較單一。在涂層系統的抗疫勞、高耐腐蝕、高耐候、涂層表面特性（耐摩擦、低阻力、防污、防覆冰等）、極端溫度下涂層的適用性、涂料環境友好等方面的研究一直是薄弱環節，而目前國內涂料生產企業在這些研究方面的分析測試能力不足，傳統的分析測試手段檢測周期長、可靠性低，不能為涂料及特種樹脂的研發提供可靠的依據，這已成為限制高性能飛機航空涂料發展的瓶頸。因此，制備符合要求的高性能特種專用樹脂及新型防腐蝕顏料體系是我國航空涂料發展的主要方向之一。

2.2.2國內軍機應用情況

新中國成立后，我國航空、航天工業的建立和發展基本完全引進蘇聯模式，當時國內除了飛機蒙皮涂料可以自給外，其他特殊性能航空、航天涂料基本全部從蘇聯進口。到20世紀60年代中后期，由于國際局勢發生變化，我國航空、航天工業完全依賴蘇聯的局面才得以改善，在短短幾年內就完成了完全自主化的轉變，并取得世人矚目的成就。1958～1965年，我國經濟經歷了不平凡的發展過程，涂料工業也和全國的經濟形勢一樣，經歷了“馬鞍型”的發展過程。

經過多年的發展，我國涂料的研究、生產和應用日趨成熟和完善，再加上改革開放以來，涂料行業以國有企業為主展開了技術引進和合資，國外大公司的先進技術轉讓和資金的進入，大大縮短了國內技術與國外技術的差距。目前，中國已成為世界第一大涂料生產和消費大國。

40年風風雨雨，伴隨著改革開放，涂料工業取得了非凡成績。雖已成為涂料大國，但還不是涂料強國，當前國家一系列的宏觀政策，為涂料行業的產業升級、行業整合、結構調整、戰略轉型提供了更多的空間。

中國航空業發展起步較晚，與西方發達國家存在著一定的差距。近年來隨著我國改革開放，國民經濟飛速發展，工業技術水平得到大幅度提升，中國的航空武器裝備也進入了一個全新的發展階段，伴隨著我國國防事業的穩步推進，配套材料也獲得了更大的發展空間。

3.國內外航空涂料標準發展概況

3.1國外航空涂料標準梳理

飛機蒙皮涂料作為用量最大的航空涂料品種之一，承擔著對飛機整體的防腐蝕保護作用。作為高要求的涂料產品，其性能指標將嚴重影響到飛機的飛行安全。國外航空公司、飛機設計單位和飛機制造商通過多年以來的探索和實際數據積累，不斷完善其涂料標準和規范。國外飛機蒙皮航空涂料主要技術標準規范如表1所示。目前，國外主要涂料制造商一般參照波音公司的BMS技術規范與美國軍用MIL標準，制定自己的產品標準，研發并生產了不同牌號、不同類型的飛機蒙皮涂料，代表性的有荷蘭的 Akzonobe、美國的PRG等。

以上標準規定飛機蒙皮涂料的各項性能，無論是從涂料制造商所供應涂料的外觀及狀態，還是最終涂膜的物理機械性能與“三防”性能（三防性能指涂膜的耐鹽霧性、耐濕熱性、耐霉菌性），該標準體系均做出了明確的規定與使用要求。經過不斷的修正與完善，以上標準基本上已涵蓋了不同種類、不同使用環境下的飛機蒙皮所使用涂料的技術規范，形成了多元化、國際化的標準。參考這些航空凃料標準規范可以發現，無論是美軍標還是各大飛機公司標準，首先明確了飛機蒙皮涂料必須是綠色環境友好的，這與歐美等國家的政策法規是相一致的。其次，標準內容主要包括涂料性能和涂膜性能兩大方面。

3.1.1與航空涂料相關的美軍標

美國空軍是最早發展的空軍體系，目前在世界上仍占據主導地位，因此，對于提高性能有密切關系的保護材料一一航空涂料的應用非常重視，已形成了比較完善的航空涂料標準體系。隨著對涂料性能要求和環保耍求的提高，相關航空凃料的美軍標也在不斷地修訂中，如飛機蒙皮脂肪族聚氨酯面漆標準MILC-83286由標準MIL-C-85285替代，2012年1月修訂的MIL-C85285E標準中包括四型兩類涂料： Type I，飛機上應用，VOCs420g/L;TypeⅡ，支持設備上應用，VOC≤340g/L: Type Ill，飛機和支持設備上應用，VOC＜50g/L:TypeⅣ，飛機上應月，優異的耐候性，VOC＜420g/L: Class F，高固體分配方： Class W，水性配方。其配套底漆為MIL-PRF-2337高固體分環氧底漆或MIL-PRF-85582水性環氧底添。2012年6月修訂的MILPRF-2337KX和2012年10月修訂的 MIL-PRF-85582E都包括以下兩型三類涂料： Type I，標準顏料：TypeⅡ，低紅外反射顏料： Class C1，含鉻酸鋇防腐蝕劑：ClassC2，含鉻酸鍶防腐蝕劑Class N，無鉻防腐蝕劑。底漆具有優異的防腐蝕性、附著力、耐介質性、耐熱性、與面漆的配套性等；面漆具有良好的力學性能、耐候性、與底漆的配套性等：并且底漆和面漆都有向無毒、環境友好、水性化方向發展的趨勢。表2為部分相關航空涂料的美軍標準。

3.1.2與航空凃料相關的波音標準

波音公司是全球航空、航天最大的制造企業，也是世界上最大的民用和軍用飛機制造商，具有比較完善的航空材科標準規范體系，對飛機涂裝劃分細致，標準完善，如飛機蒙皮腐蝕防護涂料BMSI0-72，要求涂料具有優良的物理機械性能、耐熱及耐溫變性、耐介質性、戶外耐久性等；飛機內艴涂料要求具有阻燃性、防霉性等，BMS10-83標準要求：耐煙、觸摸和污物的沾污性，對溶劑的敏感性，涂膜燃燒性，自熄滅時間要求小于15s，燃燒長度小于15.24cm（6英寸）、水滴熄滅時間小于3s:防滑耐磨涂料標在BMS10-86、防火凃科標準BMS10-21、整體油箱涂科標準BMS10-11。詳細的航空涂與波音標如表3所示。

3.1.3阿克蘇諾貝爾及PPG公司相關航空涂料產品及其應用標準

阿克蘇諾貝爾和PPG兩大涂料供應商也建立了能符合用戶規范的產品標準體系。阿克蘇諾貝爾公司的航空、航天防護的涂料產品應用已超過了75年，提供了滿足各飛機生產制造公司應用的相關涂料標準，如表4所示。

Aerodur 5000系列產品為雙組分聚氨酯面漆，用于偽裝、防護軍用飛機，涂裝簡便、防護效果優異，滿足飛機蒙皮相關涂料標準。飛機內部結構件和密封件，由于其特殊性，在飛機長達30年的壽命中，只涂裝一次：結構水性涂科 Crowave系列產品，具有優異的耐化學性和防腐性能，其涂層能為結構件提供30年以上的防護，包括：底漆、面漆、空隙填充和膩子，滿足各國飛機結構件應用涂料標準。

PPG公司為全球飛機制造商、航空公司提供航空涂科，包括軍用和民用飛機，如空客A300系列、波音7XX系列、美國F16等：其涂料產品應用在玻璃纖維、復合材料、金屬材料等表面，具有優異的耐腐蝕、耐化學品性和耐雨蝕性能，涂科品種在1000種以上。表5為PPG公司部分航空涂料及其應用。

3.2國內航空涂料標準梳理

我國自20世紀50年代開始發展自己的航空涂料，經過幾十年的發展，技術日趨成熟，但我國的航空涂料標準大部分采用國外航空涂料標準或轉化而來，缺少完善的國內航空涂料標準體系。隨著我國航空事業的發展壯大，建立國內系統的航空涂料標準勢在必行。我國目前的航空涂料標準分布在：航空標準（HB）、國家軍用標準（GJB）、化工標準（HG）、涂料生產商的企業標準、飛機設計單位編制的企業標準等。如西安飛機制造公司結合波音材料規范及其他企業標準制定了西飛材料規范XMS.其飛機蒙皮面漆標準為XMS-1622，飛機蒙皮底漆標為XMS-1623;上海飛機制造公司結合麥道材料規范及其他企業標準制定了支線客機材抖規范ZMS.飛機蒙皮面漆標準為ZMS-2112，飛機蒙皮底漆標準為ZMS-2104，飛機耐涂科標程為ZMS-2143，整體油箱標準為ZMS-1850，內艙防腐涂科標準為ZMS-1870，用于起落架的抗沖擊底深標為ZMS-2144等，這些標準的提出，完善了我國航空涂料標準體系GJB385A《飛機蒙皮用脂肪族聚氨酯磁漆及配套底規范》是目前我國僅有的一分飛機蒙皮涂料技術標準，該標準規定了我國第一代和第二代飛機蒙皮涂抖應達到的技術指標，但由于現代飛機飛行環境的多樣性、復雜性與飛機的更新換代，該標準規定的飛機蒙皮涂層已無法滿足實際的使用要求。2007年，國務院批準“大飛機”立項，并提出國產化目標，飛機設計研究單位也提出了“大飛機”飛機外部蒙皮涂層系統的技術規范。與此同時，國內主要飛機生產制造公司也使用了最新的飛機蒙皮保護磁漆標準以及配套耐腐蝕底漆標準，并在“大飛機”的生產制造過程中，對飛機蒙皮面漆及底漆提出了全新的使用要求。目前國內飛機蒙皮涂料主要生產廠家，例如中吳北方涂料院、天津燈塔、常州涂料研究院、海洋化工研究院等，均參照最新的規范要求研發新一代飛機蒙皮涂料，并形成了相關的產品技術標準。

比較國內外技術標準可以發現，國外的技術標準體系相對完善，國內在參照美軍標后制定的新的飛機蒙皮涂層標準在部分技術指標上已接近或達到了美軍標的水平，但仍在某些具體指標要求上與美軍標有差距。我們對美軍標MIL-C-83286B、 MIL-PRF-2337K、MILレPRF-32239以及波音BMS-60、BMS-72技術規范，同國內標準進行了認真比對后發現，國內的技術標準在飛機蒙皮涂料的加速貯存穩定性、適用期、涂料混合后的黏度、涂膜的耐液體腐蝕性、絕緣電阻等測指標上均有所降低。由此可以看出，國內的技術標準與國外相比，還是存在一定的差異。此外，美軍標對飛機蒙皮的面漆、底漆進行了洋細的分類，例如底漆分為含鉻酸鋇防銹顏料的涂料、含鉻酸鍶防銹顏料的涂料、無鉻化的防腐涂料，面漆則分為標準彈性面漆與高彈性面漆，針對不同類型的涂科有著不同的技術要求。而國內則較為單一化，僅是籠統地提出飛機蒙皮底漆與面漆需要滿足的技術指標，美軍標同樣提出了不同類型的涂料品種，例加高固體分環氧底漆、水性環氧底漆、高固體分聚氨酯面漆等，而國內則僅為單一的聚氨酯面漆與環氧底漆、另一萬面，由于西方與歐洲的各項環保法限制，對于涂料的毒性與揮發性有機溶劑含量進行了明確規定，而國內并沒有相關具體規定。

4.航空、航天涂料技術熱點分析

對于目前國內航空涂料的發展現狀，真正需要解決的技術熱點有以下兩方面：一是高性能樹胼的開發及產業化；二是新型功能性顏料的研究及生產。

樹脂作為涂膜的主要成膜物質，無論是涂膜的力學性能還是防護性能，樹脂均起到了決定性作用。目前國內大部分航空涂科生產商都是選用已經商品化的樹脂，因此生產出的涂科產品性能相當，同時又都存在某些涂膜性能無法改進的弊病。樹脂的結構是影響樹脂性能的關鍵因素，商品化的樹脂能夠滿足一般工業需求，但在特種用途方面，就顯得差強人意。在調研了很多國外知名樹脂廠家的技術資科后，發現有很多適用于航空涂科產品的基料樹脂，在申請樣品和采購的過程中被告之，由于這些樹脂都是被用在特殊行業上，且這些樹脂對中國是禁售的。由此可以看出，國外嚴格把控了特種涂料的原材料供應，使國內航空涂料發展長年以來嚴重受到制約。因此，特種樹脂的研制開發是重中之重。

涂料的很多功能性是由添加的顏填料所提供的，例如導電性、防腐性、反射性能、透波性能、吸波性能等。因此，填料本身所具備的特性決定了最終涂膜的功能性。例如，填料自身導電性能或吸波性能足夠優異，那么在同等添加量的情況下，涂膜表現出的導電性或吸波性能就會更加的優異。再比如，顏填料本身的介電常數和介電損耗就很低，那么用這類顏填料制備的涂膜相應的透波性能就會較好。如何開發出性能更加優異的功能化涂料對未來特種涂料的發展有重要的意義。

5.航空涂料未來發展預測

5.1氣動性能優化

在燃油價格鉸高時期，飛機設計的重點在于提高燃油效率，然而，2018年燃油價格偏低，所以當前熱點的涂層技術主要是繞著提升飛機的氣動性能。例如，阿克蘇？諾貝爾公司（ Akzonobel）公司正在與一些高校和OEM合作開發一些能夠提升飛機性能的涂層技術，減少飛行阻力，從而減少1％～2％的燃油消耗。

5.2底漆清漆系統

底漆-清漆系統不僅有利于改善光澤度、色澤穩定性，而且可以使涂層的使用壽命更長、質量更輕以及晾干時間縮短，如 Akzonobel公司的 Aerodur/Aerobase產品就屬于這類產品，其壽命是傳統航空涂料的2倍：再如PPG公司的 Aerocronj產品比單層涂料輕30％，也就是說整架飛機使用這種涂層后質量可減輕453.59kg（1000lb-相當于一架鋼琴的質量。底漆-清漆統的優勢恰好與航空公司希望通過光鮮的飛機機體色彩等提升品牌價值的想法以及OEM希望通過持續縮短涂層晾干時間而提升生產速率的目的相契合，因此底漆-清漆系統的特性必將成為涂層行業的技術標準。

5.3無銘化趨勢

由于制造商和其他企業越來越重視環保，強烈要求減少銘含量。鉻，尤其六價銘長期以來都被用于防腐蝕，但是其致癌性對噴涂工人和環境產生很大威脅。PPG公司認為，無銘涂層產品正在加速研發，但其抗腐蝕性還要進一步評估附著力、柔韌性和保護性是涂層的關健屬性， Akzonobel正在大力投資無鉻涂層。據悉，其提供的無鉻涂層的關鍵性能指標將比含鉻產品更好。該公司認為，產品開發的關鍵是確定可以準確試產品性能的方法，這也是無鉻涂層產品開發及應用進程延緩的關健所在。

5.4涂層速干

技術飛機在經歷退漆后，其機翼、發動機以及復合材料區域在噴砂前需進行遮蓋。然后進行電動研磨洗，再采用底噴凃覆蓋，隨后使用基礎顏色，最后是噴涂條紋和標識、維修和緊急通告、注冊號和門帶等。噴涂的周轉時間和價格是噴涂企業考慮的關鍵因素。在噴涂工程競標中，一個合同項目存在5～7個競標者的現象屢見不鮮。由于噴涂周轉時間受噴漆固化時間影響較大，所以涂層制造商在加速噴漆固化方面也進行了相當多的研究。例如，底漆？清漆系統中結合了速干面漆。此項技術使飛機OEM和維修企業都非常受益。此外，維修企業還利用加熱機庫加速涂層固化速度。

“十三五”是我國各項事業從高速向高質發展的時期，隨著我國航空、航天技術多年來的發展和技術積累，奠定了我國在這一時期會陸續推出新的型號，在技術先進性、覆性技術方面展現出前所未有的活カ，同時，與之配套的涂料技術尤其是特種涂料技術得到迅發展，并取得了較大進步。

6.結語

航空、航天涂料的技術發展與航天、航空工業的發展密切相關，飛行器、航天器技術迅猛發展，同樣需要并促進涂科技術的發展。

航空、航天涂料在過去被賦予厚的軍事色彩，多年來一直處于技術保密和封鎖的狀態，特別是發達國家對我國實行軍事用摸術的封鎖政策。值得慶幸的是，我們的前輩們依靠自身的聰明才智，自力更生，目前我國的航天、航空科完全實現了自給自足，且技術水平達到國際先進水平。

中國將在今后10年中成為世界第2大商業飛機市場，僅次于美國，航空、航天材料制備產業市場前景巨大：航空、航天領域涂層材料技術的需求量也在不斷地提升，對涂層技術水平、服務能力提出了更高的要求，在這改革開放40周年的歷史時刻，涂料產業面臨難得的歷史發展機遇，市場前景廣；“循環經濟，可持續發展”是貫徹落實科學發展觀的必然要求，發展符合這一戰略方針的涂層材料產業是一個非常好的發展時機，同時，國外的涂層材料企業已陸續進入國內市場，為國內企業帶來巨大挑戰和競爭壓力。因此，國內企業只有抓住這一時機，探索新的科研、開發和成果轉化的模式，提高技術的原始創新和工程化的水平，整合各方面資源，提升合能力，才能促進表面技術產業的迅速發展，在取得顯著經濟效益的同時，成為該行業的引領者。

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