CN101302396A - 耐高温阻燃隔热涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温阻燃隔热涂料及其制备方法,属于材料技术领域,用于航空飞行器中隔热防护中,其配料重量百分组成为:有机硅树脂60~70%、空心微球隔热填料15~20%、复合阻燃剂10~15%、助剂1-3%,密度低,附着力高,阻燃性好,隔热效率高;制备方法是在有机硅树脂中先加入复合阻燃剂、偶联剂和助剂,经过高速球磨混合均匀后,再加入空心微球隔热填料低速搅拌分散均匀,制得具有介孔结构产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温阻燃隔热涂料及其制备方法,属于材料技术领域,用于航空飞行器中隔热防护中。
背景技术
对飞行器用隔热涂料来说,必须具有密度低、耐高温、阻燃、高附着力以及高隔热效率的特点,而现有的隔热涂料虽然单一的性能指标已经达到了较高的水平,但是综合耐温、阻燃、隔热、附着力、密度等综合指标还难以满足航空、航天领域的苛刻的要求。主要存在的问题是:以有机树脂类为粘合剂的隔热涂料可设计性好,隔热效率高,但一般耐温性能较低,低于200℃,阻燃性能差或者不具有阻燃性,这对飞行器来说是致命的,耐温较高的隔热涂料因为必须要掺加大量耐热填料,导致密度增大,大于0.4g/cm3,隔热效率降低,导热系数大于0.1w/m·k;而以硅酸盐或磷酸盐为粘合剂的无机隔热涂料具有耐高温、不燃烧特点,但是存在着附着力低,密度偏大,大于0.4g/cm3,等缺点。研制密度小、耐高温、阻燃、隔热效率高的涂料以满足航空、航天等领域的热防护需求是摆在人们面前的一大难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温阻燃隔热涂料,密度低,附着力高,阻燃性好,隔热效率高;本发明同时提供了其简单合理,易于实施的制备方法。
本发明所述的耐高温阻燃隔热涂料,其配料重量百分组成为:有机硅树脂60~70%、空心微球隔热填料15~20%、复合阻燃剂10~15%、助剂1-3%。
其中:
适宜的复合阻燃剂重量组成为:Mg(OH)2∶Al(OH)3=0.3~3。
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围10~100μm,具有良好的介孔(纳米与微米之间)空心结构。
适宜的助剂重量组成为:分散剂∶偶联剂=0.3~3。
分散剂优选为丙烯酸类分散剂,如聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸等,或油酸酰胺。
偶联剂优选钛酸酯类偶联剂,如二钛酸二乙酯或异丙基三钛酸异酯等。
使用时,与通常的涂料一样,可采用喷涂或者刷涂的方式施工到要隔热的基体表面,形成所需涂层。
本发明简单合理,易于实施的制备方法如下:
在有机硅树脂中先加入复合阻燃剂、偶联剂和助剂,经过高速球磨混合均匀后,再加入空心微球隔热填料低速搅拌分散均匀,制得具有介孔结构产品。
其中:高速球磨的速度为150~400r/min适宜,经过高速球磨分散,可获得良好的阻燃性能,氧指数大于39;低速搅拌的速度为50~100r/min适宜,可获得良好的隔热性能。
本发明所述的耐高温阻燃隔热涂料,综合了多种隔热机理,获得了以下良好性能:
密度低,只有0.31g/cm3;
导热系数低,只有0.046w/m·k;
高隔热效率,厚度1mm隔热效率为,热面温度250℃,4小时冷面温度89℃;
可耐300℃的高温,达到4.3MPa的高附着力,阻燃性能好,氧指数大于39。
可广泛应用于-55℃~250℃温度范围内的各种保温隔热设备,特别是综合性能要求高的各种航空飞行器上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
根据组成比例配料,先将环氧改性有机硅树脂、阻燃剂、分散剂在球磨机中进行高速球磨并充分分散,以各组份混合均匀为止,将混合粉料装入反应釜中,加入空心微球隔热填料进行低速搅拌分散,至空心微球分散均匀得本发明涂料。
实施例1
本发明耐高温阻燃隔热涂料配料重量百分组成为:环氧改性有机硅树脂粘结剂69%、空心微球隔热填料15%、复合阻燃剂15%、助剂1%。
其中:
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围10~100μm。
复合阻燃剂重量组成:Mg(OH)2∶Al(OH)3=3∶1。
聚丙烯酸分散剂和二钛酸二乙酯偶联剂重量比为1∶1。
高速球磨的速度为200r/min,低速搅拌的速度为80r/min。
采用喷涂或者刷涂方式在马口铁上制备涂层,待涂层固化后,用平板静加热法测试隔热性能,厚度1mm隔热效率,热面温度250℃,4小时冷面温度97℃,密度0.31g/cm3,氧指数41,附着力4.1Mpa。
实施例2
本发明耐高温阻燃隔热涂料配料重量百分组成为:环氧改性有机硅树脂粘结剂67%、空心微球隔热填料20%、复合阻燃剂10%、助剂3%。
其中:
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围40~100μm。
复合阻燃剂重量组成:Mg(OH)2∶Al(OH)3=1∶1。
聚甲基丙烯酸分散剂和异丙基三钛酸异酯偶联剂重量比为2∶1。
高速球磨的速度为160r/min,低速搅拌的速度为60r/min。
采用喷涂或者刷涂方式在马口铁上制备涂层,待涂层固化后,用平板静加热法测试隔热性能,厚度1mm隔热效率,热面温度250℃,4小时冷面温度89℃,密度0.30g/cm3,氧指数39,附着力4.2Mpa。
实施例3
本发明耐高温阻燃隔热涂料配料重量百分组成为:环氧改性有机硅树脂粘结剂70%、空心微球隔热填料15%、复合阻燃剂12%、助剂3%。
其中:
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围10~40μm。
复合阻燃剂重量组成:Mg(OH)2∶Al(OH)3=1∶3。
油酸酰胺分散剂和异丙基三钛酸酯偶联剂重量比为3∶1。
高速球磨的速度为250r/min,低速搅拌的速度为70r/min。
采用喷涂或者刷涂方式在马口铁上制备涂层,待涂层固化后,用平板静加热法测试隔热性能,厚度1mm隔热效率,热面温度250℃,4小时冷面温度93℃,密度0.31g/cm3,氧指数40,附着力4.3Mpa。
实施例4
本发明耐高温阻燃隔热涂料配料重量百分组成为:环氧改性有机硅树脂粘结剂69%、空心微球隔热填料15%、复合阻燃剂13%、助剂3%。
其中:
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围30~100μm。
复合阻燃剂重量组成:Mg(OH)2∶Al(OH)3=2∶1。
聚丙烯酸分散剂和异丙基三钛酸酯偶联剂重量比为2.2∶1。
高速球磨的速度为300r/min,低速搅拌的速度为100r/min。
采用喷涂或者刷涂方式在马口铁上制备涂层,待涂层固化后,用平板静加热法测试隔热性能,厚度1mm隔热效率,热面温度250℃,4小时冷面温度97.5℃,密度0.32g/cm3,氧指数41,附着力4.1Mpa。
实施例5
本发明耐高温阻燃隔热涂料配料重量百分组成为:环氧改性有机硅树脂粘结剂70%、空心微球隔热填料15%、复合阻燃剂12%、助剂3%。
其中:
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围10~40μm。
复合阻燃剂重量组成:Mg(OH)2∶Al(OH)3=1∶2.3。
油酸酰胺分散剂和异丙基三钛酸酯偶联剂重量比为1.8∶1。
高速球磨的速度为350r/min,低速搅拌的速度为100r/min。
采用喷涂或者刷涂方式在马口铁上制备涂层,待涂层固化后,用平板静加热法测试隔热性能,厚度1mm隔热效率,热面温度250℃,4小时冷面温度94℃,密度0.31g/cm3,氧指数40,附着力4.1Mpa。
实施例6
本发明耐高温阻燃隔热涂料配料重量百分组成为:环氧改性有机硅树脂粘结剂63%、空心微球隔热填料20%、复合阻燃剂15%、助剂2%。
其中:
空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围30~80μm。
复合阻燃剂重量组成:Mg(OH)2∶Al(OH)3=1∶1.5。
油酸酰胺分散剂和异丙基三钛酸酯偶联剂重量比为2∶1。
高速球磨的速度为200r/min,低速搅拌的速度为70r/min。
采用喷涂或者刷涂方式在马口铁上制备涂层,待涂层固化后,用平板静加热法测试隔热性能,厚度1mm隔热效率,热面温度250℃,4小时冷面温度94℃,密度0.32g/cm3,氧指数40,附着力4.2Mpa。
Claims (10)
1、一种耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于其配料重量百分组成为:有机硅树脂60~70%、空心微球隔热填料15~20%、复合阻燃剂10~15%、助剂1-3%。
2、根据权利要求1所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于复合阻燃剂的重量组成为:Mg(OH)2∶Al(OH)3=0.3~3。
3、根据权利要求1或2所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于空心微球隔热填料为SiO2空心微球,粒度范围10~100μm。
4、根据权利要求1、2或3所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于助剂的重量组成为:分散剂∶偶联剂=0.3~3。
5、根据权利要求4所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于分散剂为丙烯酸类分散剂或油酸酰胺。
6、根据权利要求5所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于丙烯酸类分散剂为聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。
7、根据权利要求6所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
8、根据权利要求7所述的耐高温阻燃隔热涂料,其特征在于偶联剂为二钛酸二乙酯或异丙基三钛酸异酯。
9、一种权利要求所述的耐高温阻燃隔热涂料的制备方法,其特征在于在有机硅树脂中先加入复合阻燃剂、偶联剂和助剂,经过高速球磨混合均匀后,再加入空心微球隔热填料低速搅拌分散均匀,制得具有介孔结构产品。
10、根据权利要求9所述的耐高温阻燃隔热涂料的制备方法,其特征在于高速球磨的速度为150~400r/min,低速搅拌的速度为50~100r/min。
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