一种空气艇及其加工方法与流程

1.本发明涉及水上运输工具，具体涉及一种空气艇及加工方法。


背景技术：

2.空气艇主要应用于浅水、泥质或砂石质浅滩、水生植物密集区、流冰区、冰面、冰水界面切换、雪地等复杂环境，因其使用环境的特殊性，其艇体多采用轻质高强度的铝合金材料进行加工，而降低艇底摩擦阻力来提高通过能力，提高艇底材料的耐磨度来提高艇体的使用寿命是空气艇技术的关键。目前，为解决此问题采用的方式主要有：（1）在铝合金底面涂覆减阻涂层，减阻涂层摩擦阻力小，可减小空气艇在复杂环境的行进阻力，但其缺点在于减阻涂层磨损量大，需短周期性补涂，经济性差，且只起减阻作用，影响艇底使用寿命；（2）采用金属基有机物复合耐磨材料加工艇底，此方式可提高艇底的耐磨性能，增强艇底使用寿命，但其缺点是采用复合材料加工艇底不利于艇底的焊接，影响艇体结构强度，且无法降低空气艇在复杂界面的行进阻力；（3）将超高分子聚乙烯（uhmwpe）板以螺钉连接的方式固定于艇底铝合金板表面，此方式可解决空气艇艇底的磨损及摩擦阻力大的问题，但其缺点在于uhmwpe板与铝合金板的粘接性差，只能采用螺钉连接，此连接方式安全性差，易发生uhmwpe板脱落艇底渗水的现象。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够有效降低艇底摩擦阻力的空气艇；具体技术方案为：一种空气艇，艇底采用铝合金制成，设置有减阻涂层；所述艇底的铝合金板与所述减阻涂层之间由内向外还依次设置有环氧腻子涂层、环氧树脂涂层和弹性涂层。
4.进一步，所述弹性涂层由聚脲材料制成。
5.本发明还公开了上述空气艇的制备方法，包括以下步骤：1)将铝合金艇底表面进行打磨处理，铝合金板表面的氧化膜；2)将环氧腻子的a、b组分按照质量比2.5～4.5：1的比例,以100～500r/min的搅拌速度混合均匀，然后用混合后的环氧腻子在所述铝合金板表面上，制成0.3mm厚度的环氧腻子涂层，在通风避光处晾干；3)待所述环氧腻子涂层处于表干状态时，将环氧树脂的a、b组分按照质量比2.0～3.0：1的比例，以100～500r/min的搅拌速度混合均匀，用混合后的环氧树脂在所述环氧腻子涂层上，制成厚度约0.3mm的环氧树脂涂层，在通风避光处晾干；4)待所述环氧树脂涂层处于表干状态时，将聚脲弹性体材料的a：b组分按照质量比2:1的比例，以100～500r/min的搅拌速度混合均匀；5)用混合后的聚脲弹性体涂料在表干后的所述环氧树脂涂层上，制成厚度0.5mm聚脲弹性体单涂层，在通风避光处晾干；在单涂层表干后，在表干单涂层表面制作新的一层厚度0.5mm聚脲弹性体单涂层，直至聚脲弹性体涂层厚度达到1mm～4mm；
6)待所述聚脲弹性体涂层处于表干时，用带有丙酮的毛刷，均匀涂刷聚脲涂层表面；7)将减阻涂料的a、b组分按照质量比5：1的比例，以100～500r/min的搅拌速度混合均匀，然后向混合均匀的涂料中加入质量分数5%的2-正丙氧基乙醇，再次以100～500r/min的搅拌速度混合均匀，制成减阻涂料；8)待所述丙酮挥发后，用所述减阻涂料在所述聚脲弹性体涂层上，制成涂层厚度0.3mm的减阻单涂层，在通风避光处晾干，减阻单涂层表干后，制作新的一层厚度0.3mm的减阻单涂层，由 3～5层减阻单涂层组成减阻涂层。
6.进一步，步骤5）和步骤8中相邻单层的加工方向相互垂直。
7.进一步，生产环境温度为15℃～35℃，相对湿度20%～70%。
8.本发明空气艇首先采用聚脲材料制作应变层，在应变层设置减阻涂层，不仅能够防止减阻涂层脱落，而且还降低了减阻涂层的阻力。上述方法制得的耐磨减阻涂层，对铝合金基体起到了较好的防护作用，提升了其耐磨度、抗冲击强度，同时降低了基体的摩擦阻力。其中，拉伸强度≥20mpa，撕裂强度≥100n/mm，与铝合金的附着力≥7mpa，磨耗量≤10（750g/500r）/mg，滑动摩擦系数≤0.2。
附图说明
9.图1为本发明空气艇艇底涂层结构示意图；图2为本发明空气艇艇底涂层位置示意图。
10.图中：1、铝合金板； 2、环氧腻子涂层；3、环氧树脂涂层； 4、聚脲弹性体涂层；5、减阻涂层；6、艇底。
具体实施方式
11.下面结合具体实施例，对本发明作进一步解说。
12.下述实施例中将耐磨损、耐冲击的聚脲弹性体涂层，低摩擦系数的减阻涂层与空气艇的铝合金艇底结合，提高空气艇的艇底使用寿命，降低艇体在复杂环境下的行进阻力。
13.如图1所示，实施例1和2中空气艇以5083-h116铝合金板1为基底，环氧腻子涂层2为第一层结合剂，环氧树脂涂层3为第二层结合剂，聚脲弹性体涂层4为加强层，表层为减阻涂层5。在温度为20℃～35℃，相对湿度为20%～70%的室内环境下，采用刮涂各涂层涂料的方法，经过多次试验验证，最终获得的涂层，其强度≥20mpa，撕裂强度≥100n/mm，附着力≥7mpa，磨耗量≤10（750g/500r）/mg，滑动摩擦系数≤0.2。
14.涂层应以侧舷、尾舷与艇底的焊接缝为边缘，覆盖整个艇底区域。涂层厚度不超过焊接缝凸起的高度；这样，可以借助焊接缝保护，避免涂层从边缘剥离脱落。
15.艇底的涂层可以采用现有技术进行加工：例如逐层喷涂、刮涂等方法。采用以下新的加工方式效果更好。
16.实施例中空气艇艇底的加工方法包括下述步骤：（1）试验条件：温度15℃～35℃，相对湿度20%～70%。
17.（2）在（1）的条件下，用220目的砂纸（或同等粗糙度的打磨机）对5083-h116铝合金板表面进行均匀打磨处理，去掉铝合金板表面的氧化膜，打磨后进行下一道工序的时间间
隔小于4h。
18.（3）将环氧腻子的a、b组分按照2.5～4.5：1的比例,以（100～500）r/min的搅拌速度混合均匀，然后将混合后的环氧腻子涂料用不锈钢刮板均匀薄刮（涂层厚度约0.3mm）在步骤（2）打磨后的铝合金板上，在通风避光处晾干。
19.（4）待步骤（3）中的环氧腻子涂层处于表干状态时，将环氧树脂的a、b组分按照2.0～3.0：1的比例，以（100～500）r/min的搅拌速度混合均匀，将混合后的环氧树脂用不锈钢刮板均匀薄刮（涂层厚度约0.3mm）在步骤（3）表干后的环氧腻子涂层上，在通风避光处晾干。
20.（5）待步骤（4）中的环氧树脂涂层处于表干状态时，将聚脲弹性体材料的a：b组分按照2:1的比例，以（100～500）r/min的搅拌速度混合均匀，将混合后的聚脲弹性体涂料用不锈钢刮板均匀薄刮（涂层厚度约0.5mm）在步骤（4）表干后的环氧树脂涂层上，在通风避光处晾干，表干后，将刮板与第一遍刮涂的方向垂直，再次薄刮混合均匀的聚脲涂料，反复此操作至涂层厚度为1mm～4mm。
21.（6）待步骤（5）中的聚脲弹性体涂层达到目标厚度并处于表干时，用带有丙酮的毛刷，均匀涂刷聚脲涂层表面，待丙酮挥发后，将减阻涂料的a、b组分按照5：1的比例，以（100～500）r/min的搅拌速度混合均匀，然后向混合均匀的涂料中加入质量分数5%的2-正丙氧基乙醇，再次以（100～500）r/min的搅拌速度混合均匀，将混合后的减阻涂料用不锈钢刮板均匀薄刮（涂层厚度约0.3mm）在步骤（5）中目标厚度表干聚脲涂层上，在通风避光处晾干，表干后，将刮板与第一遍刮涂的方向垂直，再次薄刮混合均匀的减阻涂料，反复此操作3～5次。
22.本发明所用的材料中，a组分为主剂，b组分为固化剂，两组分的比为质量比。其中环氧腻子主剂为h07-5环氧酯腻子；环氧树脂主剂为e-52双酚a型环氧树脂；聚脲弹性体主剂为二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi50）和颜料构成；减阻涂料主剂为进口gatorglide品牌的g2型减阻涂料。
23.上述方法制得的耐磨减阻涂层，对铝合金基体起到了较好的防护作用，提升了其耐磨度、抗冲击强度，同时降低了基体的摩擦阻力。其中，拉伸强度≥20mpa，撕裂强度≥100n/mm，与铝合金的附着力≥7mpa，磨耗量≤10（750g/500r）/mg，滑动摩擦系数≤0.2。
24.实施例1一种用于空气艇艇底的耐磨减阻涂层材料，以铝合金板1为基底，环氧腻子2为第一层结合剂，环氧树脂3为第二层结合剂，聚脲弹性体涂层4为加强层，表层为减阻涂层5。
25.铝合金基板1为5083-h116、厚度5mm的板材；环氧腻子层2的a、b组分比例为质量比4：1；环氧树脂层3的a、b组分比例质量比为2.5：1；搅拌速度为400r/min，聚脲弹性体涂层的厚度为2mm；减阻涂料的a、b组分按照质量比5：1，减阻涂层的涂刷次数为3次。
26.环境温度28℃～30℃，相对湿度55%～60%，环氧腻子层2表干时间60min，环氧树脂层3表干时间60min，聚脲弹性体涂层4每层表干时间30min，减阻涂层表干时间30min。
27.实施例2一种用于空气艇艇底的耐磨减阻涂层材料，以铝合金板1为基底，环氧腻子2为第一层结合剂，环氧树脂3为第二层结合剂，聚脲弹性体涂层4为加强层，表层为减阻涂层5。
28.铝合金基板1为5083-h116、厚度5mm的板材；环氧腻子层2的a、b组分比例为质量比
4：1；环氧树脂层3的a、b组分比例为质量比2.5：1；搅拌速度为400r/min，聚脲弹性体涂层的厚度为2.5mm；减阻涂料的a、b组分按照质量比5：1；减阻涂层的涂刷次数为4次。
29.环境温度30℃～33℃，相对湿度58%～60%，环氧腻子层2表干时间50min，环氧树脂层3表干时间55min，聚脲弹性体涂层4每层表干时间25min，减阻涂层表干时间28min。
30.实施例3一种用于空气艇艇底的耐磨减阻涂层材料，以铝合金板1为基底，环氧腻子2为第一层结合剂，环氧树脂3为第二层结合剂，聚脲弹性体涂层4为加强层，表层为减阻涂层5。
31.铝合金基板1为5083-h116、厚度5mm的板材；环氧腻子层2的a、b组分比例为质量比4：1；环氧树脂层3的a、b组分比例为质量比2.5：1；搅拌速度为400r/min，聚脲弹性体涂层的厚度为3mm；减阻涂料的a、b组分按照质量比5：1，减阻涂层的涂刷次数为5次。
32.环境温度30℃～32℃，相对湿度50%～55%，环氧腻子层2表干时间48min，环氧树脂层3表干时间50min，聚脲弹性体涂层4每层表干时间23min，减阻涂层表干时间25min。
33.对比例一种用于空气艇艇底的耐磨减阻涂层材料，以铝合金板1为基底，表层为减阻涂层5。
34.铝合金基板1为5083-h116、厚度5mm的板材；减阻涂料的a、b组分按照质量比5：1；减阻涂层的涂刷次数为3次，其中减阻涂层不加入2-正丙氧基乙醇。
35.环境温度28℃～30℃，相对湿度55%～60%，减阻涂层表干时间30min。
36.将上述制备的耐磨减阻涂层自然状态下固化7天后，按照gb/t 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》及gb/t 3960-2016《塑料滑动摩擦磨损试验方法》进行物理力学性能的测试，其表1给出了耐磨减阻涂层的一些基本性能测试结果。
37.表1耐磨减阻涂层的性能测试结果。性能指标对比例实施例1实施例2实施例3拉伸强度/mpa2202224撕裂强度/100n/mm10103105108与铝合金的附着力/mpa3987.5磨耗量/（750g/500r）/mg3655滑动摩擦系数0.180.160.150.14
38.通过测试发现，在环氧树脂涂层与减阻涂层之间增加聚脲弹性体涂层，不仅可以提高艇底拉伸强度、撕裂强度以及与铝合金的附着力；而且还能够降低滑动摩擦系数。
39.如图2所示，实施例1和2及对比例中艇底6的区域，即涂层覆盖区域。空气艇速度快，重量轻，吃水较浅，侧舷设置减阻涂层作用有限；仅在底部设置减阻涂层成本低，且减阻性能损失很小。
40.本发明的耐磨减阻涂层材料及其加工方法具有以下优点：1）对实施环境条件要求较低：温度15℃～35℃，相对湿度20%～70%。
41.2）工艺简单，采用手刮（或手刷）的方式即可实现。
42.3）制得的涂层力学性能好，应用于空气艇艇底，可以同时起到耐磨、耐冲击及减阻的效果，且减阻涂层磨耗量低，经济性好。
43.4）涂层如局部遭破坏，可以采用局部补涂的方式，维护维修方便快捷。
44.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围。