Tài liệu Nghiên cứu chế thử sơn máy bay cho máy bay hàng không dân dụng việt nam. sơn cho máy bay atr-72 hoặc a-320

ĐỀ TÀI CẤP BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI. Mà SỐ : DT083011 BÁO CÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHÕ THỬ SƠN MÁY BAY CHO MÁY BAY HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG VIỆT NAM SƠN CHO MÁY BAY ATR-72 HOẶC A-320 Chủ nhiệm đề tài : TS VŨ THƯỜNG BỒI 8639 Hà Nội - 2011 1 BÁO CÁO KHOA HỌC Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ THỬ SƠN MÁY BAY CHO MÁY BAY HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG VIỆT NAM. SƠN CHO MÁY BAY ATR-72 HOẶC A -320. Mã số : DT 083011. Cơ quan quản lý : Cục Hàng không Việt Nam-Bộ Giao thông vận tải. Cơ quan chủ trì: Trung tâm tư vấn công nghệ và dịch vụ hàng khôngHội KHKT hàng không Việt Nam. Chủ nhiệm đề tài : Tiến sĩ Vũ Thường Bồi. Cơ quan vµ c¸ nh©n phối hợp chính : -Viện Kỹ thuật quân sự PKKQ: TS NguyÔn Duy Lêi. TS Hoµng Anh TuÊn. KS Vò TuÊn Long. CN §ç ThÞ Thu Hµ. - Viện Hoá học Vật liệu-Viện KHCN quân sự BQP: TS §µo C«ng Minh. - Côc Hµng kh«ng ViÖt Nam: Ths Hå Minh TÊn. -Công ty cổ phần Sơn Tổng hợp Hà nội Kinh phí : 987 triệu đồng.Thực chi:791.953.148đồng. Thời gian thực hiện: 36 tháng(từ tháng 1 - 2008 đến tháng 12 -2010. Ngày tháng 4 năm 2011 CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI GS TSKH NguyÔn §øc C−¬ng CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI TS Vò Th−êng Båi 2 MỤC LỤC Trang Më ®Çu. 6 Chương 1.Tæng quan vÒ hÖ thèng s¬n b¶o vÖ m¸y bay. 6 1.1. VÒ ¨n mßn kÕt cÊu m¸y bay. 6 1.2.VËt liÖu kÕt cÊu chÝnh trong th©n c¸nh m¸y bay. 7 1.2.1. Hîp kim nh«m. 7 1.2.2. ThÐp. 8 1.2.3. Hîp kim magiª. 8 1.3.TÝnh chÊt c¬ b¶n cña hÖ s¬n phñ b¶o vÖ chèng gØ m¸y bay. 8 1.4. VËt liÖu chÕ t¹o hÖ s¬n m¸y bay. 10 1.4.1. ChÊt t¹o mµng. 10 1.4.2. Dung m«i. 10 1.4.3. ChÊt ho¸ dÎo. 10 1.4.4. ChÊt ®ãng r¾n. 11 1.4.5. Bét mÇu. 11 1.4.6. ChÊt ®én. 11 1.4.7. Phô gia. 12 1.5. C¸c d¹ng s¬n phñ. 12 1.5.1. S¬n lãt. 12 1.5.2. Matit. 12 1.5.3. S¬n men. 12 1.5.4. S¬n kh«ng mÇu. 12 1.6. C¸c tÝnh chÊt quan träng cña s¬n. 12 1.6.1. §é nhít. 13 1.6.2. §é b¸m dÝnh. 13 1.6.3. §é phñ. 13 1.6.4. Hµm kh«. 13 1.6.5. §é bãng. 13 1.6.6. §é dÇy. 13 1.6.7. §é dÎo. 13 1.6.8. §é bÒn t¸c ®éng m«i tr−êng. 14 1.6.9. Thêi gian kh«. 14 1.6.10. §é tin cËy b¶o vÖ chèng ¨n mßn cña hÖ s¬n phñ. 14 1.7. C¸c m¸c s¬n m¸y bay ®· vµ ®ang dïng trªn thÕ giíi. 14 Chương 2. Nghiªn cøu chÕ thö s¬n lãt VASTA-1 m« pháng s¬n lãt Celerol Wash Primer 913-21 cña h·ng Mankiewicz. 18 2.1. VÒ s¬n lãt Wash Primer. 18 3 2.2. Nghiªn cøu chÕ thö s¬n lãt VASTA-1. 2.2.1.ChÊt t¹o mµng polyvinyl butyral. 2.2.2. Lùa chän PVB trªn thÞ tr−êng. 2.2.3. Qui tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt s¬n lãt VASTA-1. 2.2.4. NhËn xÐt. Chương 3. Nghiªn cøu chÕ thö m« pháng s¬n lãt VASTA-2 V78 theo Seevenax Primer 113-22. 3.1. VÒ hÖ s¬n epoxy. 3.1.1. Este ho¸ nhùa epoxy. 3.1.2. BiÕn tÝnh nhùa epoxy b»ng nhùa phªnolic. 3.1.3. BiÕn tÝnh nhùa epoxy b»ng amin. 3.1.4. BiÕn tÝnh nhùa epoxy b»ng polyis«xanat. 3.2.Qui tr×nh phßng thÝ nghiÖm. 3.2.1.Tæng hîp polyaxit ph©n tö thÊp. 3.2.2.Tæng hîp nhùa polyamit ph©n tö thÊp. 3.2.3. Pha chÕ thµnh phÇn 1 cña s¬n VASTA-2. V78 3.2.4. §¬n pha chÕ s¬n lãt VASTA-2.V78 3.2.5. C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ho¸ häc. 3.3.Qui tr×nh chÕ thö s¬n lãt VASTA-2.V78 3.3.1. ChuÈn bÞ nguyªn liÖu. 3.3.2. Pha chÕ thµnh phÇn 1. 3.3.3. Pha chÕ thµnh phÇn 2. 3.3.4. KiÓm tra c¸c chØ tiªu kü thuËt cña s¬n. 3.3.5. NhËn xÐt. Chương 4. Nghiªn cøu chÕ thö m« pháng s¬n lãt VASTA-2B . G252 m« pháng theo CF 37047 cña h·ng ADAF. 4.1. VÒ s¬n lãt Aerodur CF 37047. 4.2. Qui tr×nh phßng thÝ nghiÖm. 4.2.1. §iÒu chÕ axit bÐo dÇu lanh. 4.2.2.Tæng hîp nhùa aminoamit trªn c¬ së axÝt bÐo dÇu lanh. 4.2.3.Tæng hîp nhùa epoxy biÕn tÝnh. 4.2.4. §¬n pha chÕ s¬n lãt VASTA -2B .G252 4.3.Qui tr×nh chÕ thö s¬n lãt VASTA-2B.G252 4.3.1. ChuÈn bÞ nguyªn liÖu vµ pha chÕ thµnh phÇn 1. 4.3.2. Pha chÕ thµnh phÇn 2. 4.3.3. KiÓm tra c¸c chØ tiªu kü thuËt. 4.3.4. NhËn xÐt. Chương 5. Nghiªn cøu chÕ thö m« pháng s¬n phñ VASTA-3 theo Alexit Topcoat 411-77. 5.1. VÒ polyuretan. 5.2.S¬n polyuretan . 18 18 22 23 29 30 30 31 31 31 32 32 32 33 34 34 35 36 36 36 36 37 41 42 42 42 42 43 43 44 44 44 45 45 49 50 50 50 4 5.3. §iÒu chÕ thµnh phÇn 1 s¬n VASTA-3. 5.3.1. Qui tr×nh phßng thÝ nghiÖm. 5.3.2. Ph©n tÝch c¸c chØ tiªu kü thuËt cña polyeste polyol. 5.3.3. Kh¶o s¸t nguyªn liÖu polyeste polyol trªn thÞ tr−êng. 5.3.4. §¬n pha chÕ thµnh phÇn 1 s¬n VASTA-3. 5.4. Tæng hîp thµnh phÇn 2 cña s¬n VASTA-3. 5.4.1. VÒ Polyisoxianat. 5.4.2. Tæng hîp Desmodur L trong phßng thÝ nghiÖm. 5.4.3. Tæng hîp Desmodur N trong phßng thÝ nghiÖm. 5.4.4. Ph©n tÝch x¸c ®Þnh chØ sè isoxianat. 5.4.5. Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt s¬n VASTA-3. 5.4.6. NhËn xÐt. Chương 6.Nghiªn cøu chÕ thö ch©t tÈy s¬n VASTASO. 6.1.Môc ®Ých. 6.2.Tæng quan vÒ chÊt tÈy s¬n m¸y bay. 6.2.1.C¸c ph−¬ng ph¸p tÈy s¬n. 6.2.2.C¸c ch¸t tÈy s¬n th−êng dïng trong hµng kh«ng. 6.3.KÕt qu¶ thö nghiÖm. 6.3.1.Ph©n tÝch c¬ chÕ tÈy s¬n b»ng dung m«i. 6.3.2.C¸c chÊt phô trî. 6.3.3.X©y d−ng ®¬n pha chÕ chÊt tÈy s¬n VASTASO. 6.3.4.C¸c chØ tiªu kü thuËt chÊt tÈy s¬n VASTASO. 6.3.5.Ph−¬ng ph¸p thö. 6.4.NhËn xÐt. Chương 7.Nghiªn cøu qui tr×nh c«ng nghÖ s¬n m¸y bay. 7.1.Yªu cÇu kü thuËt. 7.2.D¸n b¶o vÖ nh÷ng chç kh«ng s¬n. 7.3.TÈy s¬n vá ngoµi m¸y bay. 7.4.Röa m¸y bay. 7.5.S¬n m¸y bay. 7.6.S¬ ®å s¬n vá ngoµi m¸y bay. 7.7.Sơn thử nghiệm cửa buồng hàng máy bay Fokker A-502 KÕt luËn. Tµi liÖu tham kh¶o. Dù th¶o Tiªu chuÈn c¬ së s¶n phÈm. Phô lôc - C¸c v¨n b¶n kÕt qu¶ thö nghiÖm 51 51 52 53 54 55 55 57 58 58 59 64 65 65 65 65 66 70 70 71 72 72 73 73 74 74 74 74 75 75 77 81 83 84 89 5 MỞ ĐẦU. Vai trò của hệ sơn trên máy bay rất quan trọng.Nó nhằm bảo vệ toàn bộ kết cấu thân cánh máy bay khỏi bị tác động của môi trường và điều kiện sử dụng gây gỉ kết cấu dẫn đến mất an toàn bay do gỉ và đặc biệt mỏi gỉ kết cấu thân cánh máy bay. Để bảo vệ được kết cấu thân cánh máy bay đòi hỏi hệ sơn gồm nhiều lớp,bám chắc,chịu mài mòn,chịu sốc nhiệt từ -600C đến 600C,chịu rung xóc,chịu uốn,chịu lực xoắn,chịu được các chất lỏng làm việc như xăng,dầu hoả,dầu nhờn,dầu thuỷ lực…Nó cũng phải chịu được các tác động của môi trường nhiệt đới ẩm,môi trường biển,bức xạ mặt trời,thời tiết,khí hậu…Lớp sơn phủ còn có chức năng hoàn thiện đặc trưng khí động của máy bay.Việc giảm lực cản khí động dẫn đến giảm tiêu hao nhiên liệu bay,tăng tốc độ bay [1].Còn về mặt mỹ thuật,hệ sơn máy bay cũng đòi hỏi độ láng bóng mà không loá,sắc mầu phù hợp,trang trí có tính thẩm mỹ cao…Tất cả các yêu cầu trên phải đáp ứng trong thời gian sử dụng trung bình 4-5 năm. Đó là tuổi thọ của các hệ sơn máy bay hiện nay trên thế giới đã đạt được.Sau thời hạn này máy bay phải vào xưởng để đại tu hoặc sửa chữa một phần hệ sơn phủ. Dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về hệ thống sơn bảo vệ máy bay. Chương1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SƠN PHỦ BẢO VỆ MÁY BAY. 1.1.Về ăn mòn(gỉ) kết cấu máy bay. Các chi tiết kết cấu thân cánh máy bay thường là các tấm bản mỏng,do đó khi bị gỉ với độ sâu không đáng kể cũng làm giảm rõ rệt độ bền kết cấu, đặc biệt với ăn mòn mỏi[2]. Ăn mòn có thể xẩy ra cả ở mặt trong và mặt ngoài máy bay. Đặc trưng ăn mòn máy bay rất đa dạng tuỳ thuộc điều kiện khí hậu môi trường nơi đậu máy bay, điều kiện làm việc của kết cấu,chất lượng bảo dưỡng… Thông thường hư hỏng do ăn mòn xẩy ra trên vỏ bọc máy bay đậu ở sân bay gần khu công nghiệp và gần biển. Ăn mòn đặc biệt dẽ xẩy ra ở các mối ghép nối, đầu đinh tán, ốc vít…Ăn mòn trên mặt ngoài vỏ bọc máy bay có đặc trưng ăn mòn điểm (ăn mòn pitting). Ăn mòn cũng xẩy ra ở mặt trong vỏ bọc máy bay như chỗ thoát khí,khu vệ sinh,buồng hàng,bụng máy bay…dễ bị đọng ẩm. Điều kiện diễn ra ăn mòn kết cấu bên trong thân cánh máy bay do đó dễ hơn và sự bảo vệ cần chú ý hơn.Khu vực ca-bin hành khách đặc biệt dễ tích tụ nước lẫn tạp chất bẩn có tính xâm thực mạnh với các hợp kim kết cấu thân cánh máy bay như duy-ra D16 ,2024(Al-Cu-Mg), và B95 ,7075(Al-Zn-Mg).Khoang chứa ắc qui cũng là khu vực dễ xẩy ra ăn mòn. Để chống ăn mòn kim loại nói chung và chống ăn mòn kết cấu thân cánh máy bay người ta dùng các nhóm phủ bảo vệ như sau: -Mạ kim loại bền ăn mòn hơn. -Xử lý bằng lớp phủ vô cơ (ô xýt hoá,phốt phát hoá…). -Sơn phủ hữu cơ. Sử dụng sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn kim loại được sử dụng rộng rãi.Nó cho phép bảo vệ các chi tiết kim loại lẫn phi kim loại,dễ sử dụng trong thực tế và 6 giá thành rẻ.Ngoài ra sơn phủ cho phép trang trí vẻ đẹp bên ngoài.Trong công nghiệp hàng không người ta dùng kêt hợp phủ kim loại,phủ phi kim loại(xử lý anôt hoá,phôt phát hãa) và sơn phủ. 1.2. Vật liệu kết cấu chính trong thân cánh máy bay. Trong kết cấu thân cánh máy bay hiện đại chủ yếu là hợp kim nhôm và ma giê;các mác thép có độ bền cao;titan và hợp kim titan.Ngoài ra còn dùng các loại vật liệu phi kim loại như cao su,chất dẻo,chất bịt kín và compozit... 1.2.1.Hợp kim nhôm. Trong kết cấu thân cánh máy bay,nhôm được dùng chủ yếu dưói dạng hợp kim.Nhôm hợp kim hoá với Cu,Mg,Zn, Mn…và nhiệt luyện khác nhau cho vật liệu nhẹ,có độ bền cơ cao hơn nhôm rất nhiều như duy-ra D16-Nga,2024Mỹ,B95-Nga,7075-Mỹ như bảng 1. Bảng 1.Thành phần hoá học hợp kim kết cấu thân cánh máy bay[3]. Mác Nguyên tố hợp kim (%) hợp kim Cu Mg Zn Mn Fe Si Cr D16 4,1 1,5 0,1 0,45 0,5 0,5 - 2024 4,4 1,5 - 1,60 - 0,5 - B95 1,7 2,3 6 0,4 0,7 0,28 0,1 7075 1,6 2,5 5,1 - - - - Nhôm tinh khiết có độ bền chống ăn mòn rất cao do có màng ô xýt tạo ra do phản ứng của nhôm với ô xy.Khi hợp kim hoá cho hợp kim nhôm có các tính chất cơ học cần thiết nhưng độ bền ăn mòn mất đi do màng ô xýt không còn đồng nhất.Người ta khắc phục nhược điểm này bằng cách dát lên các tấm hợp kim nhôm cả 2 phía lớp nhôm mỏng rồi cán nóng.Nhờ biện pháp này,các tấm hợp kim nhôm bền ăn mòn hơn. Tuỳ thuộc vào phương pháp chế tạo,hợp kim nhôm có 2 dạng,hợp kim nhôm biến tính và hợp kim nhôm đúc.Hợp kim nhôm đúc được được sản xuất dưới dạng các bán thành phẩm:tấm,lá, định hình, ống,sợi…Tấm hợp kim nhôm biến tính thường được cán,dát lớp nhôm tinh khiết ở cả hai phía.Loại vật liệu này thường dùng làm các tấm vỏ bọc panel thân cánh máy bay,chủ yếu là các hợp kim như ở bảng 1. Hợp kim nhôm biến tính ,về độ bền ăn mòn có thể chia làm hai nhóm..Nhóm thứ nhất trong thành phần hợp kim không có Cu nhưng có Mn,Mg,Si…có độ bền ăn mòn tuơng đối cao.Nhóm thứ hai có Cu,Zn cho độ bền ăn mòn thấp là hợp kim nhôm cán không dát nhôm tinh khiết và hợp kim nhôm rèn dập. 7 Trong chế tạo máy bay,người ta sử dụng từ 60 đến 90% khối lượng là hợp kim nhôm để làm khung sườn,vỏ bọc thân cánh máy bay,tấm điều khiển…Nó còn dùng làm đinh tán,nẹp,tang trống,càng,cánh quạt,các bộ phận khung phòng,trang cụ… 1.2.2.Thép. Trong chế tạo máy bay còn dùng nhiều mác thép khác nhau.Chúng chịu lực cắt,khác nhau về độ bền ăn mòn. Thép có độ bền ăn mòn thấp như 30ХГСА (Nga), ANS4434(Mỹ).Nó dùng để chế tạo các chi tiết kết nối, đai nẹp, bu lông, chi tiết càng, đai ốc, vòng đÖm, nắp bịt, chốt… Thép có độ bền ăn mòn cao là thép không gỉ,hợp kim titan,thép chịu nhiệt thường dùng trong động cơ. 1.2.3. Hợp kim magiê Trong hàng không sử dụng chủ yếu sản phẩm hợp kim magiê đúc. Ưu điểm lớn nhất của nó là nhẹ, cứng nhưng độ bền ăn mòn thấp. Nó thường dùng làm thân máy nén, dụng cụ, cac-te,nắp các-te, tang trống, phanh, cần lái, thanh giằng, khung ca-bin… Như vậy vật liệu kim loại trên máy bay cần bảo vệ chống ăn mòn, hoàn thiện đặc tính khí động, chủ yếu là các tấm panel từ hợp kim nhôm (Al,Cu,Mg) và(Al, Zn, Mn) rất nhậy cảm với ăn mòn, cần đến hệ sơn chất lượng rất cao. 1.3.Tính chất cơ bản của hệ sơn phủ bảo vệ máy bay. Để bảo vệ chống ăn mòn,hoàn thiện tính năng khí động và tăng vẻ đẹp cho máy bay, tuỳ khả năng đáp ứng của ngành chế tạo sơn, người ta dùng nhiều hệ sơn phủ khác nhau với một lớp sơn lót,một lớp sơn trung gian ,hai lớp phủ ngoài với độ dầy cỡ 100-150µm. Mỗi lớp sơn có chức năng riêng. Lớp sơn lót có tác dụng xử lý các khuyết tật bề mặt ô xýt nhôm (kim loại) tăng độ bám với nền. Lớp sơn trung gian thưòng là loại sơn có khả năng bám tốt với lớp sơn lót và lớp sơn phủ. Lớp sơn phủ cần có các tính năng cơ lý hoá đủ chịu đựng các điều kiện tác động của môi trường và điều kiện sử dụng. Việc dùng hệ sơn nào để bảo vệ máy bay tuỳ thuộc vào tầm quan trọng của kết cấu, yêu cầu thẩm mỹ, chế độ làm việc và điều kiện sử dụng. Nó thường là kết quả tính toán tối ưu về yêu cầu chống gỉ và kết cấu giá thành.Sơn máy bay dân dụng cần chú ý ngoài yêu cầu bảo vệ chống gỉ còn cần nâng cao vẻ đẹp cho nó. Sơn máy bay quân sự ngoài các yêu cầu trên còn cần các yêu cầu nguỵ trang, nghi trang… Vỏ máy bay siêu âm khi bay với tốc độ siêu âm có thể bị đốt nóng đến 140 C, vì vậy hệ sơn còn cần tính chịu nhiệt. 0 Các máy bay trên tầu hải quân,tầu sân bay hay máy bay hoạt động ở vùng biển đảo đòi hỏi hệ sơn phải bền với mù muối và nhiều tính năng đặc biệt khác. 8 Các máy bay phun thuốc trừ sâu trong nông nghiệp,lâm nghiệp cũng đòi hỏi hệ sơn phủ có độ bền ăn mòn rất cao. Đặc điểm kết cấu máy bay lại rất phức tạp do ghép nối nhiều tấm bản mỏng từ nhiều chủng loại vật liệu khác nhau, có nhiều khe kẽ, hõm hốc, dễ đọng sương, đọng ẩm do thăng giáng nhiệt giữa ngày và đêm hay sau mỗi chuyến bay, tạo môi trường ăn mòn cục bộ [4]. Trong máy bay,ngoài các bộ phận làm bằng hợp kim nhôm chiếm từ 60 đến 90% khối lượng,còn có các hợp kim khác của Fe, Mg,Ti, Ni,Cr…dễ tạo cặp pin ăn mòn điện hoá nếu không được sơn cách ly. Tuổi thọ máy bay phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy làm việc của kết cấu thân cánh, đặc biệt là độ chịu mỏi. Ăn mòn mỏi là dạng ăn mòn rất nguy hiểm trên máy bay vì nó thường xẩy ra dưới giới hạn mỏi mà các phương pháp kiểm tra không phá huỷ cho đến nay vẫn chưa phát hiện được. Vì vậy,việc chọn hệ sơn phủ cho máy bay rất quan trọng,trước hết là chống gỉ bộ khung thân cánh máy bay để đảm bảo độ tin cậy làm việc trong tuổi thọ thiết kế, sau đó nhằm hoàn thiện tính năng khí động, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, tăng vẻ đẹp cho máy bay trong quá trình khai thác sử dụng có tính đến các yếu tố xâm thực của môi trường và điều kiện làm việc của nó. Thường có 2 cấp độ chọn hệ sơn phủ máy bay.Sơn phủ bảo vệ mặt trong và sơn phủ bảo vệ mặt ngoài với công nghệ sơn nhiều lớp sau khi làm ph¼ng các khe kẽ bằng matit.Các hệ sơn này trước hết phải bền với thời tiết,khí hậu ở nhiều vùng khí hậu khác nhau,nhất là ở vùng khí hậu nhiệt đới, bền xăng ,dầu, mỡ, hoá chất, bÒn va đập, chịu mài mòn, bền với bức xạ mặt trời… Trong lịch sử ngành hàng không,cùng với sự phát triển của công nghệ sơn phủ,công nghệ điện hoá,các nhà chế tạo máy bay đã dùng nhiều mác sơn khác nhau để bảo vệ chống gỉ máy bay và làm đẹp cho máy bay.Mặt trong máy bay thường dùng hệ sơn lót chịu ẩm cao trên cơ sở chất tạo màng sơn alkyd biến tính nhựa phenolic(sơn alkyd mêlamin).Gầm,sàn máy bay chở khách là khu vực tích tụ ẩm,tạp chất xâm thực mạnh nên thường dùng sơn peclovinyl bền hoá chất.Phía trong khoang động cơ thường được sơn bằng sơn chịu nhiệt silicon hoăc sơn alkyl phenol formaldehyt biến tính thªm 5% bột nhũ nhôm.Giới hạn chịu nhiệt của hệ sơn này đến 4000C. Khu vực khoang ắc qui tiếp xúc với axít hoặc kiềm cũng đòi hỏi lớp sơn chịu được kiềm,axít mạnh, đã từng sử dụng trên nền chất tạo màng epoxy và peclovinyl. Khu vực buồng càng cần hệ sơn chịu mài mòn,chịu rung xóc,chịu va đập như sơn epoxy. Các khu vực có hệ thống dầu thuỷ lực,hệ thống dầu đốt đòi hỏi hệ sơn bền dầu mỡ như hệ sơn trên cơ sở chất tạo mang polyuretan hoặc epoxy polyamit. 9 Các khu vực chịu xói mòn mạnh như mép cánh quay, ốp che rađa,mũi máy bay thường dùng hệ sơn chịu mài mòn trên cơ sở epoxy polyamit,cao su neopren(MIL-L-7439), epoxy polyamit hoặc epoxy thiocol. Mặt trên ca bin máy bay chở khách cũng đã được sơn bằng hệ sơn có khả năng phản xạ 70-80% nhiệt bức xạ mặt trời đảm bảo không làm nóng khoang hành khách như sơn AC-1115 của Nga trên nền chất tạo mµng acrylic. Bên trong ca bin của người lái máy bay cần được chiếu sáng nhưng không được làm loá mắt. Ở đây phải dùng hệ sơn ngoài các tính năng bảo vệ tốt còn cần khả năng hấp thụ hay tán xạ hết ánh sáng mặt trời.Các loại sơn mờ buồng lái cần cho nhu cầu này. Các khu vực nguy hiểm như mút cánh, điểm đánh dấu,biển chỉ dẫn…được sơn bằng sơn phản quang để thu hút sự chú ý của con người. 1.4. Vật liệu chế tạo hệ sơn máy bay. 1.4.1. Chất tạo màng. Có hai loại chất tạo màng:thuận nghịch và bất thuận nghịch.Chất tạo màng thuận nghịch hình thành do bay hơi dung môi như sơn peclovinyl, acrylic, nitroxenlulo… Màng sơn loại này kém chịu dung môi. Chất tạo màng bất thuận nghịch tạo ra do quả trình phản ứng hoá học tạo ra màng. Các loại màng sơn alkyd, epoxy, melamin formalđehyt, polyuretan…là màng bất thuận nghịch. Loại màng sơn này dung môi không hoà tan được. 1.4.2. Dung môi. Dung môi là chất lỏng dễ bay hơi dùng để hoà tan chất tạo màng.Nó là phương tiện để tạo lớp mỏng đều màng sơn trên bề mặt vật liệu cần phủ bảo vệ.Quá trình khô màng sơn là quá trình bay hơi dung môi và khâu mạch kiểu hoá học hoặc vật lý. Dung môi cho sơn là hỗn hợp dung môi hữu cơ có điều chỉnh được tốc độ bay hơi, độ nhớt, thích hợp cho từng loại màng sơn.Có loại dung môi để hoà tan, có loại dung môi để pha loãng, điều chỉnh độ nhớt tuỳ thuộc công nghệ sơn.Các dung môi quan trọng nhất trong sơn máy bay là axeton, butylaxetat, xylen,toluen, metyl etyl xeton(MEK) metyl isobutyl xeton (MIBK), celloson, xăng pha sơn… Axeton hoà tan tốt các loại màng sơn vinylic, acrylic, epoxy, estexellulo. Butylaxetat phối trộn với nhiều loại dung môi khác hoà tan tốt nhựa tổng hợp như nitroxellulo.Toluen, xylen hoà tan tèt nhựa alkyd, silicon, peclovinyl, acrylic, alkyd styrol. Xăng pha sơn thường dùng pha loãng sơn dầu,bitum… 1.4.3.Chất hoá dẻo. Khi chế tạo chất tạo màng,người ta đã chú ý hoá dẻo nội phân tử màng khi khâu mạch.Tuy nhiên còn cần chất hoá dẻo để làm mềm mại màng sơn,nhất là loại màng sơn thuận nghịch polyme hoá như peclovinyl,acrylic, nitroxellulo.Nó là thành phần quan trọng của sơn.Chất hoá dẻo cần thoả mãn nhiều tính 10 chất,nhưng quan trọng nhất là phải tương hợp với chất tạo màng, áp suất hơi riêng phần nhỏ,giữ được tính đàn hồi ở nhiệt độ thấp (dưới 00C),bền với bức xạ mặt trời,không độc,mùi dễ chịu.Các chất hoá dẻo thường dùng là dibutylphtalat(DBP),dioctylphtalat(DOP),tricresylphôtphát…Các chất này có nhiệt độ sôi cao, áp suất hơi riêng phần thấp. 1.4.4.Chất đóng rắn. Là hợp chất hoá học, được đưa vào làm tác nhân khâu mạch mạng lưới không gian theo cơ chế phản ứng hoá học.Thí dụ sơn epoxy dùng chất đóng rắn là dung dịch hexametylen diamin trong etanol.Tuy nhiên hexametylen diamin có độc tính cao nên thường thay bằng chất đóng rắn pôlyamit phân tử thấp để đóng rắn sơn epoxy vừa giảm độc tính vừa hoá dẻo cho màng sơn.Các loại màng sơn tổng hợp khác cũng có chất đóng rắn thích hợp cho mình như sơn polyvinyl butyral dùng a xít phot phoríc,sơn polyuretan dùng chất đóng rắn isoxyanat hoặc polyisoxyanat. 1.4.5.Bột mầu (Pigment). Bột mầu phải không tan trong dung môi hoặc liên kết hoá học với dung môi.Nó tạo với chất tạo màng một màng sơn bảo vệ có tính trang trí, thẩm mỹ cao .Bột mầu có thể là bột mầu vô cơ hoặc bột mầu hữu cơ.Bôt mầu vô cơ nâng cao độ cứng, độ bền, độ kết dính,giảm độ thấm nước.Trong sơn hàng không chủ yếu dùng các bột mầu điều chế bằng con đường hoá học.Bột mầu trắng titan đioxyt(TiO2),ZnO.Titan đioxýt dạng rutin bền khí quyển hơn dạng anatat.ZnO thường bị hoá phấn trong khí quyển.Các loại sơn sơn bên trong dùng TiO2 dạng anatat và ZnO.Sơn bên ngoài phải dùng TiO2 dạng rutin.Bột mầu xanh lá cây trong hàng không thường dùng crômtriôxyt(Cr2O3).Nó bền trong khí quyển và bền với bức xạ mặt trời.Cũng như ZnO,Cr2O3 có độ phủ kém TiO2.Bột mầu vàng trong hàng không dùng chủ yếu là kẽm crômat(ZnCrO4).Cũng có thể phối trộn ZnCrO4 vơi chì cromat(PbCrO4) hoặc cadimi sunphua(CdS).Bột mầu đen dùng chủ yếu là muội than điều chế từ nhiệt phân cac bua hydrô. ChÊt mầu hữu cơ dùng trong một vài loại sơn hàng không.Nó là các loại phẩm mầu không tan trong dung môi hữu cơ,có cường độ mầu mạnh,tạo gam mầu rực rỡ.Mầu đỏ cờ kết hợp giữa bột mầu hữu cơ và bột mầu vô cơ thưòng dùng để sơn cờ hiệu,lôgô,biển báo…Bột mầu xanh lam gôc phtaloxyanin có độ bền cao với bức xạ mặt trời và khí quyển.Trong hàng không nó chủ yếu dùng sơn trang trí. Bột mầu kim loại trong sơn hàng không chủ yếu dùng bột nhôm(nhũ) tạo lớp sơn mầu bạc có tác dụng nâng cao độ bền nhiệt và giảm độ thấm nước. 1.4.6.Chất độn. Ngoµi bét mÇu,trong nhiÒu hÖ s¬n ng−êi ta cßn ®−a vµo chÊt ®én.§©y lµ c¸c chÊt tr¬,®−a vµo ®Ó cho tû lÖ thÓ tÝch c¸c hîp phÇn ®¶m b¶o c©n b»ng PVC(Percent Volume Content-Hµm l−îng phÇn tr¨m thÓ tÝch)-tû lÖ chÊt t¹o mµng-bét mÇu-dung m«i.Nã gãp phÇn gi¶m tiªu hao bét mÇu,hoµn thiÖn tÝnh n¨ng c¬ lý cña mµng s¬n.Bét ®én dïng chñ yÕu lµ bét talc,bét ®¸ (CaCO3). 11 1.4.7.Phô gia. Trong hÖ s¬n ®«i khi cã mÆt chÊt chèng l¾ng,chÊt lµm mê,chÊt dÉn ®iÖn,chÊt hÊp thô,trong suèt,ph¶n x¹ sãng ®iÖn tõ… 1.5.C¸c d¹ng s¬n phñ. 1.5.1.S¬n lãt. Vai trß quan träng nhÊt cña s¬n lãt lµ ®¶m b¶o ®é kÕt dÝnh cao nhÊt gi÷a bÒ mÆt ®−îc s¬n víi vËt liÖu s¬n phñ.Nã còng cÇn t¹o ra líp b¶o vÖ chèng gØ cho bÒ mÆt kim lo¹i.Chän s¬n lãt trªn c¬ së tÝnh chÊt vËt liÖu nÒn vµ tÝnh chÊt hÖ s¬n.Cã lo¹i mµng s¬n lãt b¸m tèt trªn kim lo¹i nµy nh−ng kh«ng b¸m tèt trªn kim lo¹i kh¸c.Cã lo¹i bét mÇu nh− Pb3O4 chèng gØ tèt cho thÐp nh−ng g©y ¨n mßn cho nh«m. S¬n lãt cÇn s¬n thËt máng th× ®é b¸m tèt h¬n s¬n dÇy.ChÊt l−îng b¸m cña mµng s¬n lãt cßn phô thuéc nhiÒu vµo chÊt l−îng xö lý s¹ch bÒ mÆt ,®iÒu kiÖn nhiÖt Èm,thêi gian kh«…Mäi khuyÕt tËt do s¬n lãt sÏ lµm háng nhanh c¶ hÖ s¬n. Trong s¬n lãt m¸y bay chñ yÕu dïng bét mÇu cr«mat.Do cã hÊp thô Èm nªn mét phÇn bét mÇu cr«m¸t cho ion CrO4-2 øc chÕ ¨n mßn nh«m.Hîp kim nh«m dïng nhiÒu trªn m¸y bay do nã cã mµng oxyt b¶o vÖ.S¬n cã bét mÇu cr«m¸t n©ng cao kh¶ n¨ng chèng gØ nhê nã hoµn thiÖn mµng oxyt nh«m.§èi víi bÒ mÆt thÐp,ngoµi bét mÇu cr«mat cßn cã thÓ dïng bét mÇu Fe2O3,ZnO. Cßn cã biÖn ph¸p n©ng cao ®é b¸m cña s¬n lãt lµ chän chÊt t¹o mµng phï hîp.S¬n lãt m¸y bay dïng chÊt t¹o mµng p«lyvinylbutyral ®ãng r¾n b»ng axÝt photphoric cho kh¶ n¨ng tèt nhÊt bÒ mÆt vá bäc m¸y bay cÇn s¬n. 1.5.2.Ma tÝt. §©y lµ d¹ng bét nh·o gåm chÊt t¹o mµng,bét ®én,bét mÇu, dïng lµm b»ng c¸c khe kÏ,hâm hèc trªn bÒ mÆt chi tiÕt tr−íc khi s¬n.Trong hµng kh«ng h¹n chÕ dïng ma tÝt lµm b»ng bÒ mÆt v× nã kh«ng chÞu ®−îc rung xãc.Nã chØ dïng lµm kÝn c¸c khe kÏ gi÷a c¸c tÊm vá bäc panel,c¸c hâm hèc do ®inh t¸n,bu-l«ng t¹o ra. 1.5.3.S¬n kh«ng mÇu. Lµ dung dÞch chÊt t¹o mµng trong dung m«i thÝch hîp.Th−êng s¬n lÇn cuèi cïng.§Ó t¨ng ®é dÎo cña mµng s¬n,t¨ng ®é bÒn bøc x¹ mÆt trêi… cña c¸c lo¹i s¬n tæng hîp vµ estexenlulo ng−êi ta th−êng thªm c¸c chÊt ho¸ dÎo,chÊt æn quang,chÊt æn nhiÖt... 1.5.4.S¬n men (phñ mÆt). Lµ s¬n kh«ng mÇu ®−îc nghiÒn trén víi bét mÇu.Nã lµ líp s¬n phñ lªn bÒ mÆt ®· ®−îc s¬n lãt hoÆc tr¸t ma tÝt.S¬n men cïmg s¬n lãt t¹o ra hÖ s¬n phñ gióp bÒ mÆt chi tiÕt ®−îc b¶o vÖ chèng gØ vµ chÞu ®−îc c¸c ®iÒu kiÖn sö dông nh− nhiªn liÖu m¸y bay,dầu nhên, dÇu thuû lùc,c¸c chÊt láng chuyªn dông,chÞu bøc x¹ mÆt trêi,chÞu m−a n¾ng,chÞu sèc nhiÖt vµ ®Æc biÖt ph¶i gi÷ ®−îc s¾c mÇu trong thêi gian sö dông Ýt nhÊt 3 ®Õn 5 n¨m. 1.6.C¸c tÝnh chÊt quan träng cña s¬n. 12 §é tin cËy b¶o vÖ chèng gØ cña hÖ s¬n phñ trong ®iÒu kiÖn sö dông sÏ phô thuéc nhiÒu vaß c¸c tÝnh n¨ng cña s¬n nh−: 1.6.1.§é nhít. §é nhít cña s¬n ®−îc ®iÒu chØnh tuú ph−¬ng ph¸p s¬n(nhóng,phun,quÐt,l¨n..)§é nhít ®−îc ®o b»ng phÔu ®o ®é nhít tÝnh b»ng thêi gian (gi©y) chÈy qua phễu có đường kính lỗ 4mm 100ml s¬n ë nhiÖt ®é x¸c ®Þnh(200C). 1.6.2. §é b¸m dÝnh. §é b¸m dÝnh cña s¬n víi nÒn lµ chØ tiªu quan träng cã ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn cña hÖ s¬n.Víi chØ tiªu nµy th× ®Æc biÖt chó ý ®é b¸m cña s¬n lãt. 1.6.3. §é phñ. §é phñ lµ chØ sè ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng che phñ cña mµng s¬n tÝnh b»ng l−îng gam tèi thiÓu cÇn ®Ó phñ mét diÖn tÝch 1m2.ChØ sè nµy phô thuéc bét mÇu vµ hiÖu sè hÖ sè khóc x¹ ¸nh s¸ng cña bét mÇu vµ chÊt t¹o mµng. 1.6.4. Hµm kh«. Hµm kh« cña s¬n chØ sè l−îng vËt liÖu s¬n cña lo¹i s¬n khi mµng s¬n kh«,tÝnh b»ng % l−îng s¬n ®· dïng.ChØ sè nµy quan träng liªn quan ®Õn khèi l−îng m¸y bay t¨ng lªn sau khi s¬n.Ngược với hàm khô là hàm lượng chất hữu cơ bay hơi(VOC-Volatile Organice Content tính bằng g/l) 1.6.5. §é bãng. §é bãng cña mµng s¬n phô thuéc chÊt l−îng chÊt t¹o mµng.BÒ mÆt s¬n ph¼ng nh½n th× ¸nh s¸ng ph¶n x¹ theo mét gãc nhÊt ®Þnh cho bÒ mÆt s¬n bãng l¸ng.NÕu bÒ mÆt s¬n kh«ng ph¼ng nh½n th× ¸nh s¸ng ph¶n x¹ theo c¸c gãc kh¸c nhau g©y c¶m gi¸c bÒ m¨t s¬n kh«ng nh½n,kh«ng bãng.§é bãng cã ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn mµng s¬n.Mµng s¬n lãt kh«ng cÇn bãng v× nã cÇn b¸m tèt víi líp s¬n tiÕp theo.X¸c ®Þnh ®é bãng cña mµng s¬n b»ng dông cô quang ®iÖn. 1.6.6. §é dÇy. §é dÇy ®ãng vai trß quan träng trong hÖ s¬n phñ.Cã sù lùa chän tèi −u vÒ ®é dÇy cña hÖ s¬n phñ b¶o vÖ.Gi¶m ®é dÇy so víi ®é dÇy tèi −u lµm gi¶m kh¶ n¨ng chèng gØ do t¨ng sè vi lç khi tho¸t khÝ dung m«i.T¨ng ®é dÇy so víi ®é dÇy tèi −u lµm suy gi¶m c¸c chØ tiªu c¬ lý. 1.6.7. §é dÎo. §é dÎo cña mµng s¬n cã ¶nh h−ëng ®Õn tuæi thä cña hÖ s¬n phñ.C¸c chi tiÕt kim lo¹i ®−îc s¬n thường có biến dạng khi làm việc trong môi trường.Nếu màng sơn phủ có độ dẻo thấp thì nó dễ bị phá huỷ như nứt,vỡ hoặc bong tróc. Độ dẻo của màng sơn được xác định bằng cách uốn tấm kim loại được sơn quanh thanh kim loại hình trụ với các đường kính khác nhau (1,3,5,15,20mm) (ISO 1519) hoặc hình trụ đường kính 100mm,hình nón (ISO 3279).Màng sơn dẻo nhất khi uốn với trục 1mm mà không xuất hiện rạn nứt. 13 1.6.8.Độ bền với tác động của môi trường. Đây là chỉ số chính quyết định chất lượng màng sơn phủ. Độ bền với tác động của môi trường xâm thực (nước, xăng,dầu mỡ,hoá chất…) được xác định theo phương pháp quan sát mắt phát hiện thay đổi bề mặt sơn,tăng khối lượng,thay đổi độ cứng của lớp sơn phủ sau một thời gian nhất định để trong môi trường. Độ bền khí quyển được xác định theo sự thay đổi tính chất của lớp sơn phủ khi để trong điều kiện tự nhiển trong khoảng thời gian từ 1 đến 3 năm.Phương pháp thử nghiệm gia tốc tương đương 3 năm được tiến hành trong thời gian 48 giờ trong tủ khí hậu chuyên dụng mô phỏng điều kiện tự nhiên[5]. 1.6.9.Thời gian khô. Thời gian khô của màng sơn dược tính bằng giờ.Người ta chia thời gian khô làm 3 cấp độ:Khô không dính,khô không in dấu,khô thấu.Khô thấu được xác định bằng cách áp tấm vải màn lên mẫu màng sơn với lực 20 N/cm2 phải không để lại dấu vết. 1.6.10. Độ tin cậy bảo vệ chống ăn mòn của hệ sơn phủ. Độ tin cậy bảo vệ chống ăn mòn của hệ sơn phủ còn phụ thuộc trạng thái bề mặt đựơc phủ và chất lượng của công nghệ sơn.Trên bề mặt kim loại được sơn nếu có vết gỉ,chúng sẽ gia tốc quá trình ăn mòn dưới lớp sơn.Vết gỉ trên sắt chúng trở thành ca tốt và gia tốc quá trình ăn mòn đến 30-40 lần[1].Các chất bẩn như dầu mỡ,bụi, ẩm …trên bề mặt được sơn cũng làm giảm đáng kể độ bám của hệ sơn phủ.Công nghệ sơn chỉ có chất lượng khi tất cả các công đoạn của quá trình sơn được tuân thủ chặt chẽ.Chuẩn bị bề mặt,sơn lót,bả matít, đánh nhẵn,phun sơn các lớp của hệ sơn, để sơn khô. 1.7.Các mác sơn máy bay đã và đang được dùng trên thế giới. Từ đầu thế kỷ 20,khi loài người chế tạo được máy bay thì đã cần sơn máy bay để bảo vệ máy bay trước tác động của môi trường sử dụng và làm đep cho máy bay. Ở Nga từ năn 1924 đã sản xuất máy bay hoàn toàn bằng kim loại, đã dùng sơn dầu để bảo vệ máy bay. Sơn dầu dùng chất tạo màng là dầu thực vật(dầu lanh,dầu chẩu) nấu với nhựa thiên nhiên như nhựa thông.Sơn dầu nay không còn dùng trong hàng không do nó nhanh bị bạc mầu,tuổi thọ hạn chế tính bằng tháng. Sơn alkyd dùng chất tạo màng tổng hợp có sử dụng dầu thực vật.Cho đến những năm 60 của thế kỷ 20,Nga dùng các mác sơn alkyd ГФ-021,ГФ -031(sơn lót)ПФ-23,ПФ-820,ПФ-171 để sơn các chi tiết khác nhau trên máy bay.Nhược điểm của chúng là lâu khô,thường phải sấy. Độ bền khí quyển của chúng thấp nên chỉ dùng sơn mặt trong máy bay. Sơn acrylic dùng chất tạo màng là nhựa tổng hợp acrylíc.Sơn trên cơ sở chất tạo màng acrylíc có ưu điểm là nhanh khô,bền khí quyển,tương hợp tốt với nhiều loại bột màu và các hệ sơn khác như peclovinyl, epoxy.Nhược điểm của nó là bị trương phồng trong dung môi , đặc biệt là trong rượu butylic.Nga có các 14 mác sơn hàng không AK-069,AK-070 (sơn lót);AK-113,AK-113 Ф,AC-16 (sơn phủ lớp cuối cùng); AC-131,AC-1115 là loại sơn phủ mầu trắng,sau khi sấy trở thành màng sơn bất thuận nghịch,bám tốt,chịu mài mòn ,chịu xăng dầu mỡ. Sơn peclovinyl dùng chất tạo màng là nhựa tổng hợp peclovinyl.Màng sơn peclovinyl bền khí quyển,bền hoá chất,khó cháy,chịu xăng dầu mỡ và khoáng chất.Nhược điẻm của nó là kém bền với bức xạ mặt trời,nhanh bị hoá phấn, độ bám không cao với kim loại nên không dùng làm sơn lót.Nga có các mác sơn máy bay như XB-16 là huyền phù bột mầu với nhựa peclovinyl biến tính nhựa alkyd,XB-536 là huyền phù bột mầu với nhựa peclovinyl biến tính nhựa acrylic.Sơn peclovinyl chủ yếu dùng sơn các khu vực có độ ẩm cao,môi trường xâm thực,khu vực để ăc qui,bên trong máy bay.Sơn này có thể chịu được nhiệt độ đến 200-2500C. Sơn epoxy dùng chất tạo màng trên cơ sở nhựa tổng hợp epoxy.Sơn epoxy có ưu điểm là độ cứng cao,chịu mài mòn,khó thấm nước biển,bền với kiềm,a xit,dầu khoáng,dầu thuỷ lực,nhiên liệu bay.Nhược điểm của màng sơn epoxy là trong điều kiện khí quyển nó nhanh chóng bị bạc mầu do bị hoá phấn.Nga có các mác sơn dùng trong hàng không như ЭП-076(sơn lót),ЭП-140(sơn phủ),ЭП255,ЭП-275(dùng sơn phủ các chi tiết bằng compozit không cản sóng vô tuyến,ra đa). Ở Hà lan có mác sơn Aerodur CF 37047, ở Đức có mác sơn Seevenax Primer113-22 trên nền nhùa epoxy biến tính đóng rắn bằng polyisoxianat hoặc polyamit oligome. Sơn silicon là sơn trên cơ sở chất tạo màng là nhựa silicon.Nó dùng để sơn bảo vệ các bộ phận,chi tiết của máy bay làm việc ở dải nhiệt độ từ 450 đến 5000C. Ưu điểm của màng sơn này là chịu được sốc nhiệt trong dải nhiệt độ từ 460 - 5000C đến -500C.Nhược điểm của màng sơn silicon là độ bám, độ dẻo kém các màng sơn khác.Nga có các mác sơn chịu nhiệt dùng trên máy bay như KO85 chịu nhiệt đến 3000C,KO-811,KO 814 chịu nhiệt đến 4000C,KO-88 chịu nhiệt đến 5000C. Sơn polyvinyl axetal là sơn trên cơ sở chất tạo màng nhựa polyvinyl axatal(butyral). Ưu điểm của màng sơn này là độ bám rất cao với kim loại,bền với xăng ,dầu ,mỡ, nhiên liệu bay,chịu ẩm.Màng sơn được đóng rắn bằng axit photphoric có tác dụng hoàn thiện bề mặt nền.Nó chủ yế dùng làm sơn lót,cho màng sơn lãt dầy cỡ 6 đến 8 µm. Ở Nga có mác sơn BЛ-02 tương đương với coating compound MIL-C-8514 của Mỹ,Metaflex FCR primer của Hà lan, 6840B của Pháp,Celerol Wash primer 913-21của Đức[6,7,8,9] . Sơn polyuretan là sơn trên cơ sở chất tạo màng nhựa polyuretan.Trong hàng không dùng sơn polyuretan 2 thành phần.Thành phần 1 gồm bột mầu nghiền trộn với nhựa polyeste polyol.Thành phần 2 là chất đóng rắn polyisoxianat.Màng sơn polyuretan có khả năng bảo vệ và tính thẩm mỹ cao.Do đó khi sơn phủ bảo vệ mặt ngoài máy bay sau nhiều năm sử dụng nó vẫn không bị bạc mầu.Màng sơn polyuretan còn bền mài mòn do có độ cứng cao,bền với xăng,dầu, mì,chất lỏng thuỷ lực tổng hợp. Đặc biệt nó ít bị bám bẩn và dễ rửa sạch.Chính nhờ những ưu điểm này,hiện nay các nhà chế tạo máy bay dùng sơn 15 pôlyurêtan để sơn máy bay thay cho các hệ sơn trước đây.Nga có mác sơn YP1161,Hà lan có sơn Aerodur HF A130,Aerodur HF A 133, Đức có Alexit Topcoat 411.77.Mỹ có sơn CA 8000,MIL-P-85285D…Nhược điểm của sơn polyuretan chủ yếu là độc tính ảnh hưởng đến giai đoạn phun sơn. Như vậy,với sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo vật liệu sơn phủ,gần đây ngành công nghiệp chế tạo máy bay nói chung và máy bay dân dụng nói riêng trên thế giới đã có hệ sơn phủ tối ưu gồm: -Sơn lót 1 trên nền nhựa polyvinyl butyral. -Sơn lót 2 trên nền nhựa epoxy biến tính. -Sơn phủ mặt trên nền nhựa polyuretan. Với hệ sơn này,máy bay được bảo vệ chống gỉ tốt cả bên trong và bên ngoài với tuổi thọ cao hơn hẳn các hệ sơn khác nhờ nó bền với bức xạ mặt trời,bền với tác động của điều kiện sử dụng và ít bị bám bụi bẩn. Nhiệm vụ của đề tài nghiên cứu này là nghiên cứu sản xuất ở Việt nam hệ sơn máy bay gồm sơn lót trên nền nhựa polyvinyl butyral (VASTA-1),sơn lót trên nền nhựa epoxy biến tính(VASTA-2) và sơn phủ mặt trên nền nhựa polyuretan(VASTA-3) có các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương sản phẩm của nước ngoài. Cùng với hệ sơn, đề tài còn nghiên cứu sản xuất chất tẩy sơn(VASTASO) có khả năng làm rộp nhanh hệ sơn máy bay nhưng không tác động đến bề mặt hợp kim nhôm kết cấu máy bay.Chất tẩy sơn sử dụng khi sửa chữa hệ sơn máy bay. Sơn lót VASTA-1 sẽ chế tạo mô phỏng các mác sơn 6840 B của hãng sơn International Celomer Aviation (Pháp);sơn Metafex FCR Primer của hãng sơn AKZO Dexter Aerospace Finishes (Hà lan);Celerol Wash Primer 913-21 của hãng sơn Mankiewicz(Đức);Coating compound MiL-C-8514(Mỹ) và BЛ-02 (Nga) trên nền chất tạo màng polyvinyl butyral và bột mầu ZnCrO4. Sơn lót VASTA-2 sẽ chế tạo mô phỏng các mác sơn CF- 37047 của hãng sơn AKZO Dexter Aerospace Finishes (Hà lan);Sevenax 113-22 của hãng sơn Mankiewicz (Đức);Coating compound MiL-P-23377(Mỹ) và ЭП-076(Nga) trên nền nhụa epoxy biến tính. Sơn phủ mặt VASTA-3 sẽ chế tạo mô phỏng các mác sơn Alexit Topcoat 411-77 của hãng sơn Mankiewicz(Đưc);Aerodur HF A130,Aerodur HF A 133 của hãng sơn AKZO Dexter Aerospace Finshes (Hà lan) và sơn YP- 1161 của Nga ,CA 8000 ,MIL-P-85285D của Mỹ trên nền nhựa polyuretan. Hệ sơn Celerol Wash Primer 913-21/Sevennax Primer 113-22/Alexit Topcoat 411-77 đã được hãng chế tạo máy bay Airbus phê chuẩn dùng trên máy bay theo AMS3095 A ngày 20-1-2005 và AIMS 04.04.013 ngày 26-4-2004. 16 Chương 2. nghiªn cøu chÕ thö s¬n lãt VASTA-1 m« pháng s¬n lãt Celerol Wash Primer 913-21 cña h∙ng Mankiewicz 2.1. Mở đầu. Như phần tổng quan về các loại màng sơn trong hệ sơn máy bay,sơn lót Celerol Wash Primer 913-21 do hãng sơn Mankiewicz(Đức) chế tạo đã được nhà chế tạo máy bay Airbus phê chuẩn đưa vào làm sơn lót thứ nhất trong sơ đồ hệ sơn AMS 3095A.Sơn này tương đương với sơn lót ВЛ-02 của Nga [6],coating compound MiL-C-8514 của Mỹ,Metaflex FCR Primer của Hà lan và 6840B của Pháp… Qua phân tích tài liệu kỹ thuật và phân tích mẫu sơn,chóng tôi xác định được sơn lót Celerol Wash Primer 913-21 gồm chất tạo màng trên nền nhựa polyvinyl butyral,bột mầu ZnCrO4,chất xúc tác khâu mạch không gian là axít photphoric.Trong mẫu sơn Metaflex FCR Primer có thêm thành phần nhựa phenolic.Chúng ta cần lựa chọn nguyên liệu,xây dựng đơn pha chế,kiểm tra chất lượng sơn theo tiêu chuẩn đã được hãng Airbus phê chuẩn(AMS 3095A) 2.2. Nghiên cứu chế thử sơn lót VASTA-1. 2.2.1. Chất tạo màng pôlyvinyl butyral. Qui trình phòng thí nghiệm. 2.2.1.1. Tổng hợp n.butandehyt. N.Butandehyt được điều chế trên cơ sở phản ứng ô xy hoá khống chế n.butanol trong môi trường n−íc bằng hỗn hợp cromic ở nhiệt độ tử 95 đến 1000C. Phản ứng hoá học xẩy ra như sau: CH3-CH2-CH2-CH2OH H2SO4 đặc K2Cr2O7 CH3-CH2-CH2-CHO + H2O Sản phẩm thô được làm khô bằng CaCl2 khan,tinh chế bằng cách chưng cất ở nhiệt độ 75-780C đạt hiệu suất 55% n.butandehyt. Qui trình: Chuẩn bị làm sạch thiết bị phản ứng có dung tích 15 lít. Pha dung dịch ô xy hoá với 1320 gam K2Cr2O7 trong 8600 ml nước cất. Đổ 2040 gam a xít H2SO4 đặc (d=1,84 g/cm3) vào và khuấy đều trong 15 phút. Đun và khuấy 1000gam n.butanol trong bình phản ứng đến 1100C.Cho máy ổn nhiệt làm việc và bơm nước có nhiệt độ 750C vào bình sinh hàn ruột gà lắp thẳng đứng.Cho nước lạnh vào sinh hàn nghiêng để ngưng tụ hơi n.butandehyt. 17 Nhỏ từ từ dung dịch ô xy hoá vào bình phản ứng. Điều chỉnh tốc độ nhỏ giọt với tốc độ sao cho toàn bộ dung dich ô xy hoá được cho hết trong vòng 2 giờ. Khống chế phản ứng sao cho nhiệt độ phản ứng trong khoảg 100-1200C. Sau khi nhỏ hết dung dịch phản ứng thì tiếp tục duy trì nhiệt độ như trên trong vòng 30 phút nữa. N.butandehyt thu được cho vào phễu chiết.Tách bỏ nước ở phía dưới.Cho 200gam CaCl2 vaò và lắc đều rồi để đến hôm sau đem chưng cất. Chưng cất n.butandehyt ở 75-800C. Hiệu suất đạt 55%. 2.2.1.2.Tổng hợp nhựa polyvinyl butyral (PVB). -Phản ứng hoá học:[26] [-CH2-CH2-]n+mCH3-CH2-CH2-CHO H2SO OH [-CH2-CH-CH2 - CH-CH2-CH-CH2-CH-] n O – CH - O OH OCOCH3 CH2-CH2-CH3 - Qui trình tổng hợp nhựa Pôlyvinyl Butyral (PVB) như sau: Pha 25 ml H2SO4 đặc (d=1,84g/cm3) vào bình phản ứng chứa 6800gam nước cất, lắc đều. Thêm vào bình trên 750 gam pôlyvinyl alcol (PVA) mác 205 của Nhật. Vừa khuấy vừa nâng nhiệt độ lên đến 700C. Giữ ở nhiệt độ này và tiếp tục khuấy cho dến khi tan hết. Hạ nhiệt độ hệ phản ứng đến nhiệt độ phòng. Tiếp tục làm lạnh bằng nước đá đến 80C.Tiếp tục khuấy và nhỏ từ từ 300 gam n.butandehyt điều chế được ở trên,trong vòng 1 giờ. Sau đó nâng nhiệt độ hệ phản ứng từ 80C lên 550C trong vòng 3 giờ. Hạ nhiệt độ hệ phản ứng xuống đến nhiệt độ phòng (250C) trong vòng 17 giờ nữa. Kết tủa nhựa PVB được lọc gạn,ngâm rửa bằng nước nóng 600C nhiều lần. Sau đó ngâm nhựa PVB trong dung dịch NaOH 0,2% ở 600C trong vòng 1 giờ. Lọc gạn, rửa nhiều lần bằng nước nóng 600C, rồi rửa nhiều lần bằng nước cất. Nhựa được làm khô ở nhiệt độ phòng rồi sấy chân không ở 500C dến khi nhựa trong suốt. Sản phẩm PVB được phân tích xác định hàm lượng các nhóm chức hydrôxyl,axêtyl,butyral như sau [10]: - Xác định hàm lượng nhóm Hydrôxyl (-OH). Xác định nhóm –OH trong PVB bằng phưong pháp axêtyl hoá trong dung dịch piridin theo phản ứng: R-OH + (CH3CO)2O + C6H5N→ ROCOCH3 + C6H5N.CH3COOH Chuẩn độ axít axetíc trong piridin bằng dung dịch NaOH 0,5N. Tinh chế piridin bằng cách làm khô với NaOH rồi chưng cất ở 1140C. Sử dụng anhydríc axetíc tinh khiết phân tích (PA ). Pha dung dịch thuốc thử phenolphtalein 1% trong etanol. Pha dung dịch chuẩn NaOH 0,5N. Chuẩn bị bình nón cỡ 100ml và pipet cỡ 2ml. 18 Cân lượng mẫu 0,5 gam nhựa PVB cho vào bình nón 100 ml có nút nhám.Thêm vào bình nón trên 4 ml hỗn hợp piridin và anhydrit axetic tỷ lệ 88:12. Làm mẫu trắng đối chứng, đun cách thuỷ 2 giờ ở 600C. Làm lạnh,thêm 25 ml nước cất,lắc đều rồi tiến hành chuẩn độ lượng a xit axetic giải phóng ra bằng dung dịch NaOH 0,5N. Hàm lượng nhóm –OH được tính theo công thức sau: X(%)= (a − b − c). k. 0,0085 .100 g Trong đó: a : Số ml NaOH 0,5N đã dùng để chuẩn độ mẫu trắng. b: Số ml NaOH 0,5N đã dùng để chuẩn độ mẫu PVB. 0,0085: Lượng gam nhóm –OH tương ứng với 1ml NaOH 0,5N k: hệ số NaOH 0,5N (thực) k= NaOH 0,5N(lý thuyết) g: Khối lượng mẫu nhựa PVB. -Xác định hàm lượng nhóm butyral. + Phản ứng chuẩn độ: CH2 - CH - CH2 - CH - CH2 O CH O + NH2OH.HCl → C3H7 CH2 - CH - CH2 - CH - CH2 + C3H7 - C = N.OH + HCl OH OH H + Dụng cụ hoá chất: - Dung dịch NH2OH.HCl 7% trong etanol. - Metyl da cam 0,1%. - Dung dịch NaOH 0,5N trong etanol. - Bình nón nút nhám cỡ 250ml. - Pipet 25ml,20ml,10ml. - Ống đong 100ml. + Tiến trình phân tích: Cân 3 mẫu PVB,mỗi mẫu 0,5 gam cho vào bình nón cỡ 250ml, lắp sinh hàn hồi lưu với 20 ml etanol cho đến khi tan hết nhựa.Sau đó cho vào mỗi bình10 ml 19 dung dịchNH2OH.HCl 7% rồi tiếp tục đu n trong 2,5 giờ nữa. Thêm 25 ml nước cất qua sinh hàn hôi lưu rồi đun tiếp cho đến tan hết kết tủa. Làm lạnh đến nhiệt độ phòng và chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,5N đến khi metyl da cam đổi mầu. Cùng lúc làm song song mẫu trắng. Hàm lượng nhóm butyral được tính theo công thức: X(%) = (a − b − c). k. 0,004 g .100 Trong đó: g: khối lượng mẫu phân tích. a : Lượng NaOH (ml) 0,5N để chuẩn độ mẫu. b : Lượng NaOH(ml) 0,5N để chuẩn độ mẫu trắng. c: Lượng cộng thêm của chỉ số a xit mẫu qui ra ml NaOH 0,5N. Trị số a xít c=g. 28 k: Hệ số. NaOH (thực) 0,5N k = NaOH (lý thuyết) 0,5N 0,044 : là khối lượng nhóm butyral tương ứng với 1 ml NaOH 0,5N - Xác định nhóm axêtát. + Phản ứng chuẩn độ: NaOH [-CH2-CH-]n [-CH2- CH- ]n + CH3-COONa OCOCH3 OH + Dụng cụ hoá chất: - HCl 0,5N. - NaOH 0,5N trong etanol. - Phenolphtalein. - Bình cầu đáy tròn nút nhám cỡ 100ml. - Bếp cách thuỷ. + Tiến trình phân tich: Cho vào bình nón nút nhám cỡ 100ml 0,2 gam nhựa PVB và 10 ml etanol. Thêm vào 5 ml dung dịch NaOH 0,5 N trong etanol và tiếp tuc un trong 2 giờ nữa, để nguội và chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,5N. Đồng thời tiến hành làm mẫu trắng. 20