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        飛機(jī)防腐涂料清洗劑的性能研究

        2018-10-08 09:08:02王振良吳迎偉陳于靖
        關(guān)鍵詞:閃點(diǎn)防腐涂料試板

        王振良,吳迎偉,陳于靖

        (北京飛機(jī)維修工程有限公司,北京 100621)

        近年來(lái),因飛機(jī)停場(chǎng)維修維護(hù)時(shí)大量使用各種清洗劑而引發(fā)人員受傷或火災(zāi)等事故屢見(jiàn)不鮮。調(diào)查結(jié)果顯示,事故原因主要是緣于清洗劑具有較大的危害性或潛在危險(xiǎn),以及施工人員的不規(guī)范操作等問(wèn)題。對(duì)于人員操作問(wèn)題,航空公司和維修站可根據(jù)各種清洗劑的特性改善人員和生產(chǎn)管理,并加強(qiáng)操作人員的相應(yīng)培訓(xùn),減少各種人為差錯(cuò)。另外,開(kāi)展對(duì)現(xiàn)有清洗劑的研究和探討,使用危害性較小的清洗劑,減少清洗劑的使用種類(lèi)也是一個(gè)重要方面。

        目前,國(guó)內(nèi)在民航維修維護(hù)過(guò)程中使用的航化品種類(lèi)超過(guò)2000種,其中清洗劑的種類(lèi)超過(guò)500種??捎靡郧宄w機(jī)防腐涂料的清洗劑種類(lèi)有近百種,而且因維修接近或更換防腐層等需求,防腐涂料的清洗劑在飛機(jī)停場(chǎng)維修維護(hù)中的使用量較大。各種清洗劑的使用方法不同,會(huì)加大航空公司和維修站培養(yǎng)熟練操作人員的難度,航空公司和維修站急需對(duì)各種防腐涂料的清洗劑進(jìn)行優(yōu)選,減少種類(lèi)。因此,有必要對(duì)現(xiàn)有防腐涂料清洗劑的綜合性能進(jìn)行研究和探討。

        1 試樣制備和試驗(yàn)方法

        1.1 防腐涂料清洗劑

        飛機(jī)防腐劑主要指用于飛機(jī)金屬(主要是鋁合金)結(jié)構(gòu)零部件表面,以防止飛機(jī)金屬發(fā)生腐蝕的化合物。防腐涂料清洗劑不僅可用于清除飛機(jī)機(jī)體和飛機(jī)零部件表面防腐涂料,還可去除飛機(jī)零部件表面的油污、積碳、塵埃等污染物,且不會(huì)損傷飛機(jī)機(jī)體材料和漆層材料,一般分為溶劑型清洗劑和水基型清洗劑兩種。

        通過(guò)查閱波音和空客飛機(jī)的維修維護(hù)手冊(cè)[1-2],以及調(diào)查國(guó)內(nèi)外各航空公司和維修站的實(shí)際使用狀況及使用量,發(fā)現(xiàn)使用范圍較廣的防腐涂料清洗劑有以下 11種:ARDROX 5503(CHEMETALL)、AV980(CHEMETALL)、BD900(雅迪利特)、CEEBEE A-953(MCGEAN-ROHCO)、CEEBEE A-954(MCGEAN-RO-HCO)、CITRA SAFE DEODORIZED(INLAND)、SKYKLEEN1000(SOLUTIA)、SOCOSOLVA3582(SOCOMORE)、SS-50(華陽(yáng)恩賽)、TURCO 6226(HENKEL)和 TURCO 6709(HENKEL)。這些清洗劑的生產(chǎn)廠家涵蓋了國(guó)際上主要航空化學(xué)品供應(yīng)商以及國(guó)內(nèi)在用的兩款清洗劑廠商。

        1.2 試驗(yàn)方法

        根據(jù)各種清洗劑的性能特點(diǎn)及操作環(huán)境的要求,主要從毒性、可燃性和清洗效果3方面對(duì)清洗劑的主要性能進(jìn)行研究探討。

        根據(jù)產(chǎn)品組份不同,采用ASTM D93試驗(yàn)方法[3]檢測(cè) CEEBEEA-953、AV980、CITRASAFEDEODORIZED、SOCOSOLVA 3582、SS-50、SKYKLEEN 1000 和 BD900的閃點(diǎn)。采用ASTM D56試驗(yàn)方法[4]檢測(cè)CEE BEE A-954、ARDROX 5503、SOCOSOLVA 3582、SS-50、BD900、TURCO 6709和TURCO 6226的閃點(diǎn)。

        使用火源酒精燈(外焰溫度500℃)點(diǎn)燃浸有清洗劑的棉布并觀察燃燒情況?;鹧孑^小且離火自熄的清洗劑采用CCAR25.853中12 s垂直燃燒的方法[5],測(cè)試浸有清洗劑的棉布并觀察燃燒情況,火源為甲烷氣體(外焰溫度850℃)。

        采用50 mm×100 mm×2.5 mm的2024-T3包鋁,試板表面進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層處理并涂覆1層BMS10-11 TY I底漆,記錄試板質(zhì)量M0。其中一組在底漆表面涂覆2層AV8+2層AV30防腐涂料,另一組在底漆表面涂覆2層AV15防腐涂料。待防腐涂料固化后試板質(zhì)量為M1,在試板上滴加1.5 mL清洗劑。觀察反應(yīng)現(xiàn)象并記錄,等待5 min后,使用重415 g的洗刷器一次通過(guò)與水平夾角45°的試板。用水沖洗掉清洗劑后并干燥,試板質(zhì)量為M2。操作環(huán)境條件為溫度(20±3)℃,濕度50%,質(zhì)量精確到0.01 g。計(jì)算清洗效率并記錄為

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與毒性

        如表1所示,所有防腐涂料清洗劑[1-9]均符合不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[6-7,9-11]、波音規(guī)范[2,8]、空客規(guī)范[1]或中國(guó)民用航空局頒發(fā)的航化品產(chǎn)品設(shè)計(jì)/生產(chǎn)批準(zhǔn)函[12]。以上所有防腐涂料清洗劑均符合中國(guó)民航相關(guān)規(guī)章要求[13],可用于中國(guó)民用航空局放行的飛機(jī)機(jī)體或零部件防腐涂料的清洗。

        表1 防腐涂料清洗劑Tab.1 CIC cheaning agents

        根據(jù)各種清洗劑的材料安全數(shù)據(jù)單(MSDS)和表1的主要成分分析,所有產(chǎn)品對(duì)眼睛、皮膚、呼吸系統(tǒng)均有刺激性,可能導(dǎo)致皮膚過(guò)敏或造成肺部損害。其中如接觸 ARDROX 5503、BD900、SOCOSOLV A3582、SS-50、TURCO 6226和TURCO 6709的高濃度蒸汽可能導(dǎo)致神志不清,長(zhǎng)期接觸可對(duì)肺、肝及中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。因此,使用表1中的清洗劑時(shí)應(yīng)按照材料安全數(shù)據(jù)單(MSDS)和勞保規(guī)定做好保護(hù)工作,其中SKYKLEEN 1000、CEEBEE A-954、CITRA SAFE DEODORIZED、AV980、CEEBEE A-953較其他 6種清洗劑危害性較小。

        2.2 可燃性——閃點(diǎn)

        如表 2所示,AV980、CEEBEE A-953和 SKYKLEEN 1000的閃點(diǎn)超過(guò)95℃,相對(duì)閃點(diǎn)較高,安全性較好。采用ASTM D93和ASTM D56試驗(yàn)方法[3-4]均未測(cè)到BD900、SOCOSOLV A3582和SS-50的閃點(diǎn),并在試驗(yàn)條件下未發(fā)生閃燃現(xiàn)象,使用安全性較高。上述6種清洗劑除國(guó)產(chǎn)的SS-50和BD900含有易揮發(fā)不易燃燒的配方組份外,另外4種清洗劑均采用不易揮發(fā)且不易燃燒的配方組份。難揮發(fā)且阻燃的配方組成具有較好的安全性和環(huán)保性,是目前清洗劑發(fā)展的主要趨勢(shì)。其他5種清洗劑閃點(diǎn)在50~60℃,使用時(shí)需嚴(yán)格控制空氣中的清洗劑濃度,做好通風(fēng),防止清洗劑蒸汽大量積累而導(dǎo)致危險(xiǎn)。此類(lèi)產(chǎn)品的使用溫度應(yīng)低于40℃,且不能在通風(fēng)性較差區(qū)域使用,以免發(fā)生火災(zāi),危害人身及航空器安全。

        表2 清洗劑可燃性——閃點(diǎn)Tab.2 Flammability of cleaning agents with flash point

        2.3 可燃性——明火

        如表3所示,所有樣品在外界持續(xù)火源上均發(fā)生明顯的燃燒。500℃點(diǎn)燃后,除BD900和SS-50可以離火自熄,其他產(chǎn)品均發(fā)生持續(xù)且劇烈的燃燒。850℃點(diǎn)燃后,僅BD900可以離火自熄且滿(mǎn)足CCAR25-853中12 s垂直燃燒要求[5]。在試驗(yàn)過(guò)程中,SKYKLEEN 1000樣品發(fā)生燃燒時(shí)沒(méi)有黑煙,ARDROX 5503、AV980、CEEBEE A-953樣品發(fā)生燃燒時(shí)伴隨較少的黑煙,其余樣品發(fā)生燃燒時(shí)伴隨較嚴(yán)重的黑煙。燃燒所產(chǎn)生的黑煙中,多含有有毒成分,可能對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)工作人員或救援人員產(chǎn)生二次傷害,如中毒、窒息等,存在較大危險(xiǎn)性。清洗劑在使用過(guò)程中,應(yīng)做好預(yù)防火后排煙的措施。因此,明火試驗(yàn)結(jié)果表明,BD900、SS-50、SKYKLEEN 1000、ARDROX 5503、AV980、CEEBEE A-953具有較好的阻燃性和安全性。

        2.4 清洗效果

        相對(duì)于其他清洗劑,BD900具有很強(qiáng)的揮發(fā)性,同時(shí)對(duì)防腐劑的溶解效果較為明顯,在施加到試板的初期即表現(xiàn)出較快溶解的現(xiàn)象。SS-50的溶解效果僅次于BD900;SS-50和TURCO6226具有較強(qiáng)的揮發(fā)性。其他清洗劑的粘度較大,溶解效果不明顯,揮發(fā)性小,只有在施加洗刷器時(shí)才可發(fā)現(xiàn)其溶解效果。TURCO 6226、BD900和SS-50具有非常明顯的刺激性氣味,這主要是其揮發(fā)性有機(jī)物含量較高且均含有石腦油成分等原因。

        表3 清洗劑可燃性——明火Tab.3 Flammability of cleaning agents with open fire

        AV8是輕型水置換防腐劑,具有較強(qiáng)的滲透性,可以滲透進(jìn)極小的縫隙和孔內(nèi)。溶劑揮發(fā)后形成一層很薄的膜將表面原來(lái)吸附的水分置換出來(lái),并將表面重新覆蓋。這類(lèi)防腐劑形成的保護(hù)膜比較薄,對(duì)飛機(jī)重量增加較小。但其具有耐久性較差、固化后粘性較大等缺點(diǎn)。AV30也屬于水置換型防腐劑,同時(shí)具有水置換型以及重型防腐劑的優(yōu)點(diǎn),即具有較強(qiáng)的滲透性和較好的耐久性。AV8+AV30防腐組合[1-2]廣泛應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身及其零部件防腐,這種組合可以代表飛機(jī)絕大部分區(qū)域的防腐層。如表4所示,清洗效果較好的清洗劑是ARDROX 5503、BD900和SS-50。

        表4 清洗劑的清洗效果Tab.4 Working effect of cleaning agents

        AV15屬于驅(qū)水性低密度硬膜防腐涂料,具有更強(qiáng)的滲透能力以及更快的固化速度,主要應(yīng)用于飛機(jī)客貨艙腐蝕環(huán)境較差、防腐要求較嚴(yán)苛的區(qū)域,如機(jī)身開(kāi)口20 in(1 in=2.54×10-2m)范圍內(nèi)、盥洗室和廚房下的地板支撐結(jié)構(gòu)等[1-2]。如表4所示,清洗效果較好的清洗劑是BD900和SKYKLEEN 1000。

        3 結(jié)語(yǔ)

        所有清洗劑均具有波音、空客或中國(guó)民用航空局的認(rèn)證,可用于民航飛機(jī)防腐涂料的清洗。從試驗(yàn)和分析結(jié)果可以看出,BD900、SS-50、SKYKLEEN 1000、AV980、CEEBEE A-953具有較好的阻燃安全性;SKYKLEEN 1000、AV980、CEEBEE A-954、CEEBEE A-953、CITRA SAFE DEODORIZED具有較小的毒性;ARDROX 5503、BD900、SS-50 對(duì) AV8+AV30 防腐涂料組合具有較好的清洗效果;BD900、SKYKLEEN 1000對(duì)AV15防腐涂料具有較好的清洗效果。綜上所述,BD900、SKYKLEEN 1000、CEEBEE A-954 和ARDROX 5503具有較好的綜合性能。

        各航空公司或維修站可根據(jù)各種防腐涂料清洗劑的綜合性能,結(jié)合生產(chǎn)條件、污水處理能力和當(dāng)?shù)丨h(huán)保規(guī)定,選擇適用于本公司實(shí)際生產(chǎn)且綜合性能更優(yōu)的清洗劑。有效地減少清洗劑的種類(lèi)數(shù)量,降低人員培訓(xùn)和相關(guān)配套的設(shè)施要求,減少飛機(jī)的停場(chǎng)時(shí)間,提高防腐涂料的清洗效率,提高飛機(jī)的可用率。

        國(guó)產(chǎn)清洗劑BD900和SS-50具有較好的阻燃性和清洗效果,但其具有氣味刺激性較大、毒性較大、環(huán)保性能較差等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)的航化品研究起步晚且基礎(chǔ)差,研發(fā)能力相對(duì)較弱,相對(duì)于國(guó)外成熟的航化品生產(chǎn)廠家還有很大差距。除了使用效果以外,國(guó)產(chǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)航化品的環(huán)保性、阻燃性和安全性等綜合性能給予足夠的重視。隨著國(guó)內(nèi)航空市場(chǎng)的日益壯大,國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的研制,中美、中歐雙邊互認(rèn)的深入,中國(guó)民用航空局對(duì)于國(guó)產(chǎn)航化品的研發(fā)越來(lái)越重視,給予國(guó)產(chǎn)航化品的政策支持越來(lái)越多,這為國(guó)產(chǎn)航化品的研究和發(fā)展提供了非常好的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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