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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