( *В работе принимали участие В.А. Кузнецова, А.А. Козлова.)

В настоящее время основное средство защиты металлических деталей от коррозии и некоторых неметаллических материалов от атмосферных воздействий, а в ряде случаев и эрозии, – лакокрасочные покрытия. Практически все поверхности деталей, узлов, агрегатов (в том числе гидроагрегатов) и летательного аппарата в целом защищают ЛКП [1, 2].

В качестве рабочего тела в гидросистемах изделий авиационной техники применяются негорючие жидкости НГЖ-4 и НГЖ-5у и импортные аналоги, которые являются хорошими пластификаторами и растворителями для многих негорючих материалов. Традиционные ЛКП, работающие в контакте с ними (особенно при повышенных температурах), размягчаются, происходит их отслаивание от подложки и разрушение [3, 4].

В качестве покрытий для защиты гидроагрегатов, подвергаемых обливу жидкостями для гидросистем НГЖ-4 и НГЖ-5у, до недавнего времени рекомендовались системы ЛКП на основе полиуретановых композиций, главным недостатком которых является высокая токсичность и наличие в их составе дорогостоящих зарубежных компонентов.

Для снижения токсичности, а также чтобы исключить материалы, содержащие импортные компоненты сырья, в ВИАМ создан комплект подобных материалов на эпоксидной и фторполиуретановой основах [5–10].

Установлено, что оптимальным вариантом покрытий, устойчивых к воздействию жидкостей НГЖ-4 и НГЖ-5у, являются композиции на основе полифункциональных разветвленных эпоксидных олигомеров, отверждаемых отвердителями на основе кремнийорганических аминов (АСОТ-2 и АСОТ-4).

В ВИАМ разработана система ЛКП, в состав которой входит эмаль ЭП-140М (отвердитель АСОТ-2), устойчивая к воздействию жидкостей для гидросистем. Такая система покрытий широко применяется в качестве антикоррозионной защиты воздушных отсеков фюзеляжа изделий авиационной техники.

Для гидроагрегатов, эксплуатирующихся при повышенных температурах, в ВИАМ совместно с РХТУ им. Д.И. Менделеева разработаны грунтовка ЭП-0232 и эмаль ВЭ-45 на основе разветвленного эпоксидного олигомера – для обеспечения длительной устойчивости систем ЛКП при обливе жидкостями НГЖ-4 и НГЖ-5у. Материалы сохраняют высокие физико-механические и прочностные показатели в условиях воздействия жидкостей при температурах до 150°С. Высокая химическая стойкость таких покрытий обусловлена разветвленной структурой полимера и повышенной функциональностью, обеспечивающей более высокую частоту сшивки макромолекул.

Определение стойкости к гидрожидкостям проводили с использованием прибора для нанесения царапин фирмы Erichsen (Германия), т. е. находили величину нагрузки (в граммах), при которой покрытие снималось с подложки после воздействия агрессивной среды при определенных температурах.

Из данных таблицы видно, что разработанные ЛКП на основе грунтовки ЭП-0215 и модифицированной эмали ЭП-140М, грунтовки ЭП-0232 и эмали ВЭ-45 обладают хорошими физико-механическими свойствами, высокой адгезией и устойчивостью к воздействию жидкостей для гидросистем.

Устойчивость систем покрытий к жидкостям для гидросистем

Еще одним классом покрытий, которые могут использоваться для защиты  гидроагрегатов, являются покрытия на основе фторполимеров. Известно, что лакокрасочные материалы на основе традиционных олигомеров, содержащие даже небольшие добавки фторсодержащего компонента, обеспечивают получение покрытий с лучшей влагостойкостью, антикоррозионной защитой и химической стойкостью [11].

Можно выделить несколько направлений развития фторполимерной химии, значимых в академическом и прикладном отношениях: создание ультра- и нанодисперсных порошковых материалов, разработка растворных методов применения фторполимерных материалов, синтез сложных фторполимерных супрамолекулярных систем типа мембран, создание композитов с использованием наноразмерных наполнителей, модифицирование различными способами уже известных фторполимерных материалов, расширение круга функциональных фторполимеров и др. Порошки политетрафторэтилена имеют свой сектор рынка фторполимерных материалов. В подавляющем большинстве фторполимеры используются как конструкционные, протекторные, трибологические материалы, в меньшей степени – как функциональные, за исключением применения в качестве электроизоляционных материалов, однако это направление заслуживает большего внимания и требует проведения более интенсивных исследований как в фундаментальном, так и прикладном отношении [12].

Применение фенолформальдегидных и эпоксидных олигомеров в сочетании с фторполимерами дает возможность получить гидрофобные и износостойкие покрытия. Однако у таких покрытий наблюдается невысокая адгезия к подложке, они отличаются сложностью и длительностью формирования покрытий, что ограничивало их применение для защиты гидроагрегатов [13].

На основании проведенных в последнее время исследований в ВИАМ разработана рецептура фторполиуретановой эмали ВЭ-69 и системы лакокрасочных покрытий на основе грунтовок ЭП-0215, ЭП-0215М, ВГ-28 и эмали ВЭ-69, которые обладают повышенной стойкостью к воздействию авиационных масел, топлива и гидрожидкостей. Исследование свойств ЛКП в сравнении с применяющимися покрытиями на основе эпоксидных, полиуретановых, акрилуретановых материалов в исходном состоянии и после воздействия факторов эксплуатации показало, что системы покрытий на основе фторполиуретановой эмали ВЭ-69 в 1,2 раза превосходят аналоги – серийно применяемые для окраски авиатехники полиуретановые эмали УР-1161 и Аеrodur C21/100UVR (Голландия) – по стойкости к царапанию после воздействия агрессивных факторов, по атмосферостойкости, являются более грибостойкими, обеспечивают защиту от коррозии алюминиевых, магниевых сплавов и сталей и превосходят по защитным свойствам серийную систему покрытий на основе эпоксидной эмали ЭП-140 (см. рисунок).

Внешний вид образцов (подложка из стали Ст. 20) после испытания в камере солевого тумана в течение 3000 ч с системами ЛКП на основе грунтовки ЭП-076 и эмалей ЭП-140 (а) и ВЭ-69 (б)

Разработанные системы покрытий рекомендуются для обеспечения антикоррозионной защиты конструкций из алюминиевых и магниевых сплавов, сталей, а также для защиты от атмосферного воздействия полимерных композиционных материалов в транспортном машиностроении, химической и авиационной промышленности, судостроении и строительстве, в том числе для окраски авиационной техники, вагонов, для защиты химической аппаратуры, хранилищ нефтепродуктов, аппаратуры в пищевой промышленности, бетонных сооружений, т. е. конструкций, для которых требуется длительная защита от факторов внешней среды и агрессивных жидкостей [13].