0  引言

水性涂料又稱水性漆或水基漆。相比于傳統(tǒng)的油漆以有機溶劑作主要溶劑或者分散介質(zhì)。它包括水稀釋型、水分散型（乳膠漆）、水溶型三種。水性涂料是以水為主要的溶劑，其含水量約為20%-50%。無毒害無污染、不含有苯類、重金屬、甲醛等等具有致癌性的物質(zhì)，是一種綠色環(huán)保新興涂料。目前在歐美發(fā)達國家，水性涂料普及率高達80%。而在我國，水性涂料的市場份額逐年增加，占比從2007年的15%到2017年的52%，發(fā)展非常迅速。    

在航空領(lǐng)域中，由于其快速發(fā)展的制造技術(shù)和嚴酷惡劣的使用環(huán)境，對與之配套的涂料技術(shù)有著越來越嚴格且特殊的要求。航空涂料必須能夠禁得住外界溫度、空氣和壓力的驟變、要抗得了不同得空氣湍流的襲擊。無論在怎樣的飛行條件下，航空涂料不僅需要經(jīng)受住溫度的起伏、高強度的紫外線長期照射、潮濕環(huán)境、化學品侵襲（如燃油、液壓油、清洗化學劑）、腐蝕等的考驗，除此之外，涂層務(wù)必具有盡可能低的厚度和重量，從而減輕飛機的總重量，以便達到降低能耗的效果。由此可見，航空涂料必須是具有優(yōu)異的防腐蝕性、耐磨性、耐雨蝕性、耐溫性、耐沖擊性，輕質(zhì)及環(huán)境友好性涂料。由于航空工業(yè)綠色制造的大勢所趨，具有鮮明的環(huán)保特征的水性涂料得到了越來越多研究機構(gòu)和制造企業(yè)的青睞，近年來，國內(nèi)外也不斷涌現(xiàn)出水性涂料在航空領(lǐng)域可喜的研究成果和優(yōu)秀的應(yīng)用實例。

本文將重點介紹水性涂料的特點，其在航空領(lǐng)域的研究應(yīng)用實例及國內(nèi)外的水性航空涂料標準的研究進展。同時，指出了現(xiàn)階段水性涂料在使用過程中存在的一些問題。

1   水性涂料的特點

1）環(huán)保。環(huán)境友好型材料，無污染，無毒害。水性涂料揮發(fā)的VOC量很少，對環(huán)境和人體都是非常友好的。VOC是指對人體健康有危害的具有揮發(fā)性的有機物。傳統(tǒng)的油漆在噴涂、使用過程中會散發(fā)大量的VOC，為涂料量的50%-80%。左貞等分析測試了工程機械類產(chǎn)品在涂裝過程中排放量的典型值，排氣筒總VOC排放量（按30m排氣筒計算），水性涂料的指標為≤20 kg/h，完全符合法規(guī)要求的≤48kg/h，而油漆指標一般高達100kg/h，超標嚴重。

2）節(jié)能。節(jié)約了大量不可再生自然資源。占油漆含量50%-70%的有機溶劑都是從石油或者煤炭中提取出來的。而眾所周知，石油和煤炭均是一種不可再生能源，全球總含量是有限的，總有枯竭的一天。水卻是一種再生能源，而水性涂料含水量可達到50%，相比于傳統(tǒng)的油漆，其生產(chǎn)極大的節(jié)約了不可再生的自然資源。與此同時，用于涂裝有水性涂料的管道清洗以及其顏色的更換所使用的溶劑也將同時配套替換為節(jié)能的水溶性清洗溶劑。

 3）安全。水性涂料不屬于易燃易爆物，其存貯運輸安全可靠。由于水性涂料以水為溶劑，其成分不會引起燃燒和爆炸，從根本上消除了其安全隱患。而傳統(tǒng)的油漆屬于易燃易爆物，不管是其生產(chǎn)、運輸、存貯、使用各個環(huán)節(jié)，都需要針對其特殊性做好嚴格的安全保護措施。如有不慎，易引起危害較大的爆炸事故，造成人員和財產(chǎn)不可挽回的損失。

2   水性涂料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

綠色環(huán)保的水性涂料在航空領(lǐng)域也得到了廣泛的關(guān)注。如飛機機艙內(nèi)的裝飾涂料一般選用水性涂料，我國具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的水性丙烯酸的改性聚氨酯體系被應(yīng)用在了飛機內(nèi)艙的涂層系統(tǒng)，耐水、阻燃、耐油、耐污的效果良好，且耐鹽霧可達2000 h，在各種塑料件和鋁合金材料上的附著力性能優(yōu)異。

同時，將水性涂料用作為飛機上的其他部位涂料及作為功能性涂料的研究與制造也在不斷的向前推進。劉成樓等用三元聚合物互穿的網(wǎng)絡(luò)乳液作基料，輔助以聚磷酸銨、絹云母、硅鋁基空心微珠、氯化石蠟等作為為填料，研制出了一種可以用在飛機內(nèi)壁殼體的水性阻尼涂料。其涂膜具有優(yōu)異的減振降噪、阻燃、隔熱吸音等效果，且對人體有害的有機揮發(fā)物（即VOC）含量很低。

在民用無人機市場，北京韋加無人機科技公司因所生產(chǎn)的某型無人機機頭與機翼采用特殊的高強度泡沫基材，其材料不能耐受溶劑，且溶劑型涂料附著力差。于是選擇了與基材有著良好結(jié)合力的水性丙聚面漆，采用空氣噴涂。具體效果見圖1，水性涂料噴涂部位用紅色框圖表示，該水性涂料與機身溶劑型涂料搭配使用，滿足了整機的裝飾及防護要求。

在國外，目前世界上兩大飛機公司美國的波音公司（Boing）和法國的空客公司（Airbus）所制造的飛機使用的水性涂料主要來源于美國的PPG公司，荷蘭的Akzo Nobel 公司。該兩大公司生產(chǎn)的水性航空涂料種類齊全，包括面漆、聚氨酯類型的底、環(huán)氧、膩子等等，質(zhì)量有保障，適用性很強，能夠滿足各國的用戶標準，廣泛應(yīng)用于各國民用和軍事航空裝備上。如用于飛機蒙皮的底漆，PPG公司便有水性環(huán)氧底漆 EWDE072/EWDE02 和無鉻的水性環(huán)氧底漆 EWDY048/EWAE118兩個品種。空客公司采用的Akzo Noble公司生產(chǎn)的Aerowave 系列的水性航空涂料，包括防腐蝕的底漆、面漆，效果良好，既滿足了使用要求，也達到了環(huán)保安全的預(yù)期效果。

3   水性航空涂料的標準

國內(nèi)關(guān)于水性航空涂料的標準推出的體系還不夠完善，跟國外成熟的商業(yè)標準還有一定差距。而歐美國家在民用和軍用航空涂料方面都制定了比較完善的標準化體系，其中波音標準和美國軍事標準得了世界各大飛機制造公司和用戶單位的廣發(fā)認可。表1較為詳細列舉了部分與水性航空涂料相關(guān)的美國軍標（MIL），對性能和用途進行了簡要說明。

4  推廣應(yīng)用存在的問題

國內(nèi)在水性航空涂料領(lǐng)域依然存在著一些問題和技術(shù)瓶頸，需要科研機構(gòu)和飛機制造廠商共同研究解決。除了之前提到的航空水性涂料標準體系不夠完善，跟國外有一定差距之外，還存在以下問題：

1）生產(chǎn)成本相對較高。由于行業(yè)內(nèi)技術(shù)，產(chǎn)能的相關(guān)限制，目前國內(nèi)的水性涂料成本較高，專業(yè)用于航空領(lǐng)域的水性涂料售價也比傳統(tǒng)的油漆相對較高。

2）行業(yè)內(nèi)良莠不齊。我國的水性涂料制造商不多，產(chǎn)品質(zhì)量也參差不齊，而已經(jīng)獲得廣泛推廣的實踐證明效果良好的優(yōu)質(zhì)國內(nèi)航空水性涂料相對較少。

3）對運輸管道要求較高。水性涂料對于涂裝的設(shè)備也具有一定的腐蝕性，該漆會對輸送管道產(chǎn)生腐蝕和溶解，使分散的微粒逐漸析出，涂膜也會產(chǎn)生麻點。所以運輸水性涂料的設(shè)備要求采用具有防腐蝕或者不銹鋼的材料，這樣下來，設(shè)備成本較高。

4）噴涂環(huán)境需要改造升級。在生產(chǎn)現(xiàn)場需要進行水性涂料噴涂工藝時，傳統(tǒng)的油漆噴涂生產(chǎn)線需要進行相應(yīng)的改造升級。水性涂料在涂裝過程中受到環(huán)境影響相對較大，對于溫濕度的控制也相對較為嚴格，這些都是需要在生產(chǎn)線改造升級時考慮的因素。

5   總結(jié)與展望

近些年來，我們國家大力發(fā)展民族航空工業(yè)，取得了四代機列裝部隊，Y20，國產(chǎn)大飛機首飛等舉世矚目的成就，同時在推行“綠色制造”的國家戰(zhàn)略下，因為其環(huán)保，節(jié)能，安全等特點，水性航空涂料研制與應(yīng)用進入了蓬勃發(fā)展壯大的快車道。隨著降低生產(chǎn)的成本，豐富產(chǎn)品的種類，完善產(chǎn)品的標準體系，升級改造噴涂生產(chǎn)線等技術(shù)瓶頸的逐漸突破，水性涂料必將在航空領(lǐng)域得到越來越廣泛的推廣與應(yīng)用。