CN102702972A - 一种防热涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防热涂料及其制备方法和应用，用于火箭、导弹等飞行器的表面以及各种设备的防热保护。该防热涂料由室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺组成，其质量比为30～40%：0.7～1.5%：7～10%：7～10%：10～25%：15～20%：5%～10%。该防热涂料选用含硅量高的硅倍半氧烷而弃用碳纤维，使得涂料颗粒度小，适用于气动喷涂，这种涂料2.0mm厚度即可耐1800℃高温100s，可以满足航天航空产品的防热要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种防热涂料及其制备方法，特别是一种室温固化韧性防热涂料及其制备方法，这种涂料2.0mm厚度即可耐1800℃高温100s，用于火箭、导弹等飞行器的表面以及各种设备的防热保护。
背景技术
在2008年第6期的《宇航工艺材料》的第68页至第72页，马宏，马永强发表了《耐烧蚀隔热涂层的研制》这篇文章，其中公开了一种防热涂料及其制备方法，该涂料由环氧改性有机硅树脂、低温消融型填料、耐高温填料、增强剂、增韧剂及高成碳率的钡酚醛树脂粉组成，其质量配比为:环氧/有机硅树脂20%～40%,固化剂5%～15%,增韧剂5%～20%,混合填料40%～60%,稀释剂少量。其制备方法是将环氧有机硅树脂、活性稀释剂、固化剂和增韧剂等混合后加入碳纤维，再用高速分散搅拌机分散均匀，分散均匀后再将涂料以手工刮涂的方式涂敷在被保护物表面，涂料室温固化或80℃的低温下烘干。涂层隔热性能:试验条件为涂层厚度3.5mm,氧乙炔火焰温度1800℃,环境23℃,60s后冷面温度升幅≤35℃。
这种防热涂料存在的问题是：
1、这种防热涂料由于加入了碳纤维从而不能自动喷涂只能手工刮涂，手工施工工艺容易使涂料中裹入空气，产生气泡，不同人的施工方法使涂层质量一致性难以保证，此外，复杂零件表面无法使用手工施工方法。
2、要达到理想的防护效果，涂层喷涂厚度过厚，不利于飞行器减重。
发明内容
本发明目的在于提供一种室温固化耐1800℃高温100s以上的韧性防热涂料及其制备方法，解决特定飞行环境下飞行器的热防护问题以及施工工艺问题。
一种防热涂料，由室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺组成，其质量比为30～40%：0.7～1.5%：7～10%：7～10%：10～25%：15～20%：5%～10%，其制备的方法为：
第一步，按照7～10%：7～10%：10～25%：15～20%：5%～10%的比例称量蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺五种粉料；
第二步，将五种粉料初步混合并加入到球磨机中研磨使之充分混合；
第三步，按照30～40%的比例称量室温硫化硅橡胶，并用适量汽油溶解，搅拌均匀；
第四步，将研磨后的粉料加入到溶解后的室温硫化硅橡胶中，并混合均匀成为涂料半成品；
第五步，将0.7～1.5%的促进剂109加入到上述半成品中，搅拌均匀；
第六步，加入适量汽油将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
防热涂料配好后，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在干净的试件表面，喷涂压力0.2～0.4MPa，喷枪与试件表面距离300～400mm，每遍喷涂厚度控制0.2～0.3mm，第一遍喷涂结束后在室温条件下晾20min，再进行第二遍喷涂，如此反复直至达到规定的厚度2.0mm，涂料在室温下固化10天或者在60℃的烘箱中烤4h，性能达到最优。
由于该防热涂料选用含硅量高的硅倍半氧烷而弃用碳纤维，使得涂料颗粒度小，适用于气动喷涂，硅倍半氧烷具有较高的分解温度和残炭率，所以该涂料同时具有耐高温性、抗烧蚀特性好的特点，通过调整硅橡胶基体、硅倍半氧烷、阻燃剂、耐高温粒子的配比可得到最佳防热效果，降低喷涂厚度，使防热涂料的抗热气流刷性好，这种涂料2.0mm厚度即可耐1800℃高温100s，可以满足航天航空产品的防热要求。
具体实施方式
实施例一
一种防热涂料，由室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺组成，其质量比为30%：1%：7%：7%：25%：20%：10%，称量的质量分别是60g：2g：14g：14g：50g：40g：20g，其制备的方法为：
第一步，用电子天平称取蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺五种粉料，其质量分别为14g：14g：50g：40g：20g；
第二步，将五种粉料初步混合并加入到球磨机中研磨使之充分混合，球磨机转速设为800r/d，球磨时间为1h；
第三步，用电子天平称取60g室温硫化硅橡胶，并用适量汽油溶解，搅拌均匀；
第四步，将研磨后的粉料加入到溶解后的室温硫化硅橡胶中，并混合均匀成为涂料半成品；
第五步，将2g的促进剂109加入到上述半成品中，搅拌均匀；
第六步，加入适量汽油将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
第七步，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在干净的试件表面，喷涂压力0.2MPa，喷枪与试件表面距离300mm，每遍喷涂厚度控制0.2mm，第一遍喷涂结束后在室温条件下晾20min，再进行第二遍喷涂，如此反复直至达到规定的厚度2.0mm，涂料在室温下固化10天或者在60℃的烘箱中烤4h，性能达到最优。
实施例二
一种防热涂料配方，由室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺组成，其质量比为35%：1%：7%：7%：20%：20%：10%，称量的质量分别是70g：2g：14g：14g：40g：40g：20g，其制备的方法为：
第一步，用电子天平称取蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺五种粉料，其质量分别为14g：14g：40g：40g：20g；
第二步，将五种粉料初步混合并加入到球磨机中研磨使之充分混合，球磨机转速设为800r/d，球磨时间为1h；
第三步，用电子天平称取70g室温硫化硅橡胶，并用适量汽油溶解，搅拌均匀；
第四步，将研磨后的粉料加入到溶解后的室温硫化硅橡胶中，并混合均匀成为涂料半成品；
第五步，将2g的促进剂109加入到上述半成品中，搅拌均匀；
第六步，加入适量汽油将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
第七步，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在干净的试件表面，喷涂压力0.3MPa，喷枪与试件表面距离350mm，每遍喷涂厚度控制0.2mm，第一遍喷涂结束后在室温条件下晾20min，再进行第二遍喷涂，如此反复直至达到规定的厚度2.0mm，涂料在室温下固化10天或者在60℃的烘箱中烤4h，性能达到最优。
实施例三
一种防热涂料配方，由室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺组成，其质量比为40%：1%：7%：7%：15%：20%：10%，称量的质量分别是80g：2g：14g：14g：30g：40g：20g，其制备的方法为：
第一步，用电子天平称取蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺五种粉料，其质量分别为14g：14g：30g：40g：20g；
第二步，将五种粉料初步混合并加入到球磨机中研磨使之充分混合，球磨机转速设为800r/d，球磨时间为1h；
第三步，用电子天平称取80g室温硫化硅橡胶，并用适量汽油溶解，搅拌均匀；
第四步，将研磨后的粉料加入到溶解后的室温硫化硅橡胶中，并混合均匀成为涂料半成品；
第五步，将2g的促进剂109加入到上述半成品中，搅拌均匀；
第六步，加入适量汽油将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
第七步，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在干净的试件表面，喷涂压力0.4MPa，喷枪与试件表面距离400mm，每遍喷涂厚度控制0.3mm，第一遍喷涂结束后在室温条件下晾20min，再进行第二遍喷涂，如此反复直至达到规定的厚度2.0mm，涂料在室温下固化10天或者在60℃的烘箱中烤4h，性能达到最优。
Claims (7)
1.一种防热涂料，其特征在于，由室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺组成，其质量比为30～40%：0.7～1.5%：7～10%：7～10%：10～25%：15～20%：5%～10%。
2.如权利要求1所述的防热涂料，其特征在于，室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺的质量比为30%：1%：7%：7%：25%：20%：10%。
3.如权利要求1所述的防热涂料，其特征在于，室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺的质量比为35%：1%：7%：7%：20%：20%：10%。
4.如权利要求1所述的防热涂料，其特征在于，室温硫化硅橡胶、促进剂109、蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP和三聚氰胺的质量比为40%：1%：7%：7%：15%：20%：10%。
5.如权利要求1所述的防热涂料的制备方法，其特征在于：
第一步，按照7～10%：7～10%：10～25%：15～20%：5%～10%的比例称量蛭石、硅倍半氧烷、空心玻璃微珠、APP、三聚氰胺五种粉料；
第二步，将五种粉料初步混合并加入到球磨机中研磨使之充分混合；
第三步，按照30～40%的比例称量室温硫化硅橡胶，并用适量汽油溶解，搅拌均匀；
第四步，将研磨后的粉料加入到溶解后的室温硫化硅橡胶中，并混合均匀成为涂料半成品；
第五步，将0.7～1.5%的促进剂109加入到上述半成品中，搅拌均匀；
第六步，加入适量汽油将上述涂料调制成黏度为16～22s。
6.如权利要求5所述的防热涂料的制备方法，其特征在于，第二步中，球磨机转速设为800r/d，研磨时间为1h。
7.如权利要求1所述的防热涂料的使用方法，其特征在于，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在干净的试件表面，喷涂压力0.2～0.4MPa，喷枪与试件表面距离300～400mm，每遍喷涂厚度控制0.2～0.3mm，第一遍喷涂结束后在室温条件下晾20min，再进行第二遍喷涂，如此反复直至达到规定的厚度后在室温下固化或者在60℃的烘箱中烘烤。
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