一种适用座舱盖等高光学件的流平剂、其制备方法及应用

本发明属于涂料，尤其涉及一种适用座舱盖等高光学件的流平剂、其制备方法及应用。

背景技术：

1、飞机座舱盖的功能是将座舱密封，为飞行员提供舒适密闭、宽敞明亮的活动空间，保护飞行员免受迎面高速气流的冲击和外部环境的侵袭，给飞行员提供一个良好的视界，从而完成各种侦查和战斗任务。现代飞机座舱盖多采用光学塑料整体成型制造，其与玻璃相比有许多优点，如比重轻、抗冲击能力强、生产成本低等，但是光学塑料也有很明显的缺点：光学塑料质地较软，耐划伤性能差。通过在有机玻璃表面涂覆一层耐磨聚氨酯防护涂层，使其能够克服自身耐磨性差、易划伤等缺点。

2、但是作为光学件，座舱盖防护涂层的光学缺陷控制有着极高的要求，流痕等光学缺陷的存在导致光畸变，严重影响飞行员对外部环境快捷、精准的观察，不能有效完成各种操作和应对。良好的光学流平效果，是防护涂层应用于座舱盖防护的必备条件。

3、目前没有专门针对大尺寸光学制件制备的光学涂料，现有涂料涂覆在光学有机玻璃上，尤其是在大尺寸复杂曲率表面，极易产生光学缺陷，例如流痕、波纹等，更严重的还会存在缩孔、橘皮、流挂等光学问题，光线通过光学缺陷涂层后产生偏离，引起光畸变，从而使物像变形，阻碍了飞行员精准判断。

4、对于曲面光学涂层而言，目前存在的问题主要是流平时间大于流动时间，涂层不能得到充足的流平，而形成橘皮、波纹、流痕等光学缺陷，要解决该问题需要通过延长流动时间或降低流平时间来实现。而光学涂层制备要求涂覆后快速表干，降低灰尘嵌入风险，延长流动时间也相应的增加了表干时间；另一方面流动时间过长，制备的涂层厚度不足，不能满足防护涂层的使用要求，因此不能简单的通过延长流动时间来解决流平问题。选用现有流平剂，有机硅类流平剂降低表面张力，具有较好的润湿效果，但不能提供高粘度湿膜充足的流平动力；而丙烯酸酯类流平剂表面张力越高相容性也越高，不能快速迁移到湿膜表面，能快速迁移的丙烯酸流平剂，表面张力相对较低，不能达到良好的流平效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有两亲结构及较高表面张力的适用座舱盖等高光学件的流平剂、其制备方法及应用。

2、本发明提供了一种适用座舱盖等高光学件的流平剂的制备方法，包括以下步骤：

3、将脂肪族异氰酸酯、功能化离子液体、第一催化剂与第一溶剂在保护气氛中混合反应，得到流平剂。

4、优选的，所述功能化离子液体中的阳离子包含羟基、氨基与羧基中的一种或多种；

5、所述第一催化剂选自叔胺类催化剂和/或有机锡类催化剂。

6、优选的，所述脂肪族异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、hdi二聚体与hdi三聚体中的一种或多种；

7、所述功能化离子液体选自1-羟乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-胺乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-羧乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐与羟乙基三甲基铵三氟甲烷磺酸盐中的一种或多种；

8、所述叔胺类催化剂选自三乙胺、二乙烯三胺、二甲基十六胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺与吡啶中的一种或多种；

9、所述有机锡类催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡与三亚乙基二胺中的一种或多种。

10、优选的，所述脂肪族异氰酸酯与功能化离子液体的质量比为1：(1～3)。

11、优选的，所述第一溶剂的质量为脂肪族异氰酸酯、功能化离子液体、第一催化剂与第一溶剂总质量的40％～60％；

12、所述第一催化剂的质量为脂肪族异氰酸酯、功能化离子液体、第一催化剂与第一溶剂总质量的0.01％～0.05％。

13、优选的，所述反应的温度为60℃～80℃；所述反应的时间为2～10h。

14、本发明还提供了一种上述制备方法制备的流平剂，由脂肪族异氰酸酯与功能化离子液体反应形成。

15、本发明还提供了一种聚氨酯防护涂料，包括上述制备方法制备的流平剂。

16、优选的，所述聚氨酯防护涂料包括a组分与b组分；

17、所述a组分包括多元醇聚合物、扩链剂、第二催化剂、第二溶剂、流平剂与光稳定剂；

18、所述b组分包括脂肪族二异氰酸酯。

19、优选的，所述流平剂的质量为聚氨酯防护涂料质量的0.01％～0.05％。

20、本发明提供了一种流平剂的制备方法，包括以下步骤：将脂肪族异氰酸酯、功能化离子液体、第一催化剂与第一溶剂在保护气氛中混合反应，得到流平剂。与现有技术相比，本发明制备的流平剂具有两亲结构，能快速地向湿薄膜表面迁移，在薄膜表层形成一层单分子层，利用其较高的表面张力，为高粘度湿膜提供流平的动力，从而可降低涂料流平时间，使流平时间接近流动时间或小于流动时间，解决了光学件对涂料流动时间的矛盾性需求，使涂覆后制备的涂层流平性能良好，不产生光畸变。

21、实验结果表明，使用该流平剂制备的聚氨酯防护涂料能够在复杂曲率的座舱盖表面快速流平，制备的涂层大于15°角投影观测无光学缺陷，不产生光畸变，解决了防护涂层应用于座舱盖的光学难题。

技术特征：

1.一种适用座舱盖等高光学件的流平剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述功能化离子液体中的阳离子包含羟基、氨基与羧基中的一种或多种；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪族异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、hdi二聚体与hdi三聚体中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪族异氰酸酯与功能化离子液体的质量比为1：(1～3)。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂的质量为脂肪族异氰酸酯、功能化离子液体、第一催化剂与第一溶剂总质量的40％～60％；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为60℃～80℃；所述反应的时间为2～10h。

7.一种权利要求1～6任意一项制备方法制备的流平剂，其特征在于，由脂肪族异氰酸酯与功能化离子液体反应形成。

8.一种聚氨酯防护涂料，其特征在于，包括权利要求1～6任意一项制备方法制备的流平剂。

9.根据权利要求8所述的聚氨酯防护涂料，其特征在于，所述聚氨酯防护涂料包括a组分与b组分；

10.根据权利要求9所述的聚氨酯防护涂料，其特征在于，所述流平剂的质量为聚氨酯防护涂料质量的0.01％～0.05％。

技术总结本发明提供了一种流平剂的制备方法，包括以下步骤：将脂肪族异氰酸酯、功能化离子液体、第一催化剂与第一溶剂在保护气氛中混合反应，得到流平剂。与现有技术相比，本发明制备的流平剂具有两亲结构，能快速地向湿薄膜表面迁移，在薄膜表层形成一层单分子层，利用其较高的表面张力，为高粘度湿膜提供流平的动力，从而可降低涂料流平时间，使流平时间接近流动时间或小于流动时间，解决了光学件对涂料流动时间的矛盾性需求，使涂覆后制备的涂层流平性能良好，不产生光畸变。技术研发人员：杨小牛,刘霞,赵晓礼受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/12/2