CN106467699B - 一种高强度阻燃耐烧蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度阻燃耐烧蚀涂料及其制备方法，该涂料包括下列质量份数的组份：耐高温树脂40～60份、耐烧蚀填料20～40份、阻燃填料5～15份、增强纤维15～35份、助剂0.5～2份、溶剂10～40份，涂料使用时加入聚酰胺固化剂20～30份，酚类固化剂促进剂0.3～2份，形成所述涂层的方法可通过刮涂、辊涂、喷涂涂敷在器件表面，与现有技术相比，该涂料所形成的涂层能耐1500℃以上瞬时高温，具有优异的阻燃效果和较高的结合强度，并已成功应用于导弹发射装置等部位，有效解决了导弹发射时表面的热防护问题，能够耐多次烧蚀冲刷，具备可修复性。

Description

一种高强度阻燃耐烧蚀涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度阻燃耐烧蚀涂料及其制备方法，属于功能涂层领域。
背景技术
近年来，随着我国国力不断增强，导弹发射装置与导弹发射技术日益改进，新型导弹武器的综合性能有了显著提高，实现快速机动、精确打击成为了导弹武器的共同目标。伴随导弹发射装置的改型，导弹热发射时会产生大量的高温燃气，以美国标准舰空导弹为例，燃气流温度可高达2400K，同时伴随着高速的燃气冲刷。传统的防热涂层以酚醛树脂、环氧树脂等为基体树脂，依靠添加低密度填料(软木粉、空心玻璃微球等)或耐高温填料(氧化铝、氧化锆、陶瓷粉等)来实现涂层的防隔热性能，产品综合性能较差，且涂层较厚，烧蚀后强度低，经过燃气冲刷烧蚀后，涂层减薄、碳化严重，难以实现多次使用的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种高强度阻燃耐烧蚀涂料，该涂料所形成的涂层结合强度高，能耐1500℃以上瞬时高温，经受导弹发射多次冲刷后具备可修补性，同时具有优异的阻燃效果，可有效保护发射装置受到烧蚀损伤，并具有较高的强度。
本发明的另外一个目的在于提供一种高强度阻燃耐烧蚀涂料的制备方法。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种高强度阻燃耐烧蚀涂料，包括下列质量份数的组份：
耐高温树脂40～60份 耐烧蚀填料20～40份 阻燃填料5～15份
增强纤维15～35份 助剂0.5～2份 溶剂10～40份
其中：耐高温树脂为苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂或有机硅改性环氧树脂中的一种或组合；或者苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂或有机硅改性环氧树脂中的一种或组合，与双酚A型环氧树脂的组合。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的耐高温树脂为苯酚型酚醛环氧树脂与含溴环氧树脂的组合，二者的质量比2:1～3.5:1。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的耐烧蚀填料为电熔氧化锆、α-氧化铝、氧化镁、钡酚醛、气相二氧化硅、氧化铁红、石英粉、云母粉、三氧化二铬或氧化锌中的一种或组合。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的耐烧蚀填料为电熔氧化锆和α-氧化铝的混合物，二者的质量比为1:1～1:3。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑、水滑石、蒙脱土或硅藻土中的一种或组合。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的阻燃填料为三氧化二锑与硼酸锌的混合物，二者的质量比1:1～3:1。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的增强纤维为短切碳纤维、高硅氧玻璃纤维、玄武岩纤维或莫来石纤维中的一种或组合；所述增强纤维长度为3～7mm。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的助剂为环氧树脂用流平剂或防沉剂中的一种或组合；所述流平剂为改性丙烯酸酯共聚物，所述防沉剂为改性脲防沉剂。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料中，所述的溶剂为环己酮、乙酸丁酯、丁酮、丙酮或二甲苯中的一种或组合。
一种高强度阻燃耐烧蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
将耐高温树脂、耐烧蚀填料、阻燃填料、增强纤维、助剂和溶剂置于容器中并搅拌混合，在高速搅拌机下以240～480r/min搅拌60～120min，或者通过三辊磨先以辊距0.5～1mm研磨1～3遍后，再以0.05～0.1mm研磨3～5遍。
在上述高强度阻燃耐烧蚀涂料的制备方法中，在搅拌或研磨后的涂料中，加入聚酰胺固化剂20～30份，酚类固化剂促进剂0.3～2份，搅拌均匀后，刮涂、辊涂或喷涂在器件表面。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)、本发明对涂料配方中的树脂进行了优选，采用酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂或有机硅改性环氧树脂中的一种或组合，其中酚醛环氧树脂烧蚀后形成高比例的碳化层，耐温性和耐烧蚀性较传统环氧树脂明显提高，含溴环氧树脂引入了阻燃基团，具有优异的阻燃特性，有机硅改性环氧树脂耐热温度高，本发明通过树脂改性或复配可以显著改善传统树脂综合性能的不足，使得制备的涂层具有优异的综合性能；
(2)、本发明在在耐高温填料中添加增强纤维及阻燃填料，赋予了涂层更高的结合强度和阻燃性，显著提高了涂层综合性能；
(3)、本发明通过优选改性树脂来提高基体烧蚀后的残炭率或引入阻燃基团，改善传统树脂的耐烧蚀特性，并且在耐高温填料的基础上增加阻燃填料，进一步提升耐冲刷烧蚀性能，改善树脂烧蚀后大块脱落或中空的问题；
(4)、本发明涂料制备的涂层能够经受多次导弹发射时的短时燃气冲刷，具备可修补性，大大降低了维护成本，所制备的涂层已成功应用于导弹发射装置发射箱盖及产气装置等部位。
(5)、本发明通过大量实验对涂料的组成和配比进行优化设计，制备的涂料所形成的涂层结合强度高，能耐1500℃以上瞬时高温，经受导弹发射多次冲刷后具备可修补性，同时具有更加优异的阻燃效果，可有效保护发射装置受到烧蚀损伤，并具有较高的强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明：
本发明高强度阻燃耐烧蚀涂料，包括下列质量份数的组份：
耐高温树脂40～60份 耐烧蚀填料20～40份 阻燃填料5～15份
增强纤维15～35份 助剂0.5～2份 溶剂10～40份
其中：耐高温树脂为苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂或有机硅改性环氧树脂中的一种或组合；或者苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂或有机硅改性环氧树脂中的一种或组合，与双酚A型环氧树脂的组合。
优选耐高温树脂为苯酚型酚醛环氧树脂与含溴环氧树脂的组合，二者的质量比2:1～3.5:1。
耐烧蚀填料为电熔氧化锆、α-氧化铝、氧化镁、钡酚醛、气相二氧化硅、氧化铁红、石英粉、云母粉、三氧化二铬或氧化锌中的一种或组合。
优选耐烧蚀填料为电熔氧化锆和α-氧化铝的混合物，二者的质量比为1:1～1:3，也可以是其他的混合物，可以参照实施例。
阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化二锑、水滑石、蒙脱土或硅藻土中的一种或组合。
优选阻燃填料为三氧化二锑与硼酸锌的混合物，二者的质量比1:1～3:1。也可以是其他的混合物，可以参照实施例。
增强纤维为短切碳纤维、高硅氧玻璃纤维、玄武岩纤维或莫来石纤维中的一种或组合；增强纤维长度为3～7mm。
助剂为环氧树脂用流平剂或防沉剂中的一种或组合；所述流平剂为改性丙烯酸酯共聚物，所述防沉剂为改性脲防沉剂。
溶剂为环己酮、乙酸丁酯、丁酮、丙酮或二甲苯中的一种或组合。
本发明高强度阻燃耐烧蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
按配方称取耐高温树脂、耐烧蚀填料、阻燃填料、增强纤维、助剂和溶剂于配料缸中，用尼龙棒搅拌预混后，在高速搅拌机下以240～480r/min搅拌60～120min，或者通过三辊磨先以辊距0.5～1mm研磨1～3遍后，再以0.05～0.1mm研磨3～5遍。
本发明涂料的使用方法为：按配方制备的的涂料中，加入聚酰胺固化剂20～30份，酚类固化剂促进剂0.3～2份，充分搅拌均匀后，根据施工方式加入适量溶剂调节粘度，刮涂、辊涂或喷涂在器件表面。
实施例1
(1)称取邻甲酚酚醛环氧树脂4.2kg、α-氧化铝2kg、电熔氧化锆1.5kg、三氧化二锑0.5kg、硼酸锌0.2kg、高硅氧玻璃纤维2.5kg、BYK-410防沉剂0.06kg，二甲苯2kg用尼龙棒搅拌预混。
(2)将预混料在三辊磨上先以辊距0.5～1mm研磨2遍后，再以0.05～0.1mm研磨4遍制备涂料。
(3)加入聚酰胺固化剂2kg，DMP-30固化剂促进剂0.03kg，充分搅拌均匀后，按要求涂敷在器件表面。
表1实施例1涂层性能
实施例2
(1)称取苯酚酚醛环氧树脂3kg、含溴环氧树脂1kg、双酚A型环氧树脂0.5kg，α-氧化铝2kg、电熔氧化锆1kg、云母粉0.5kg、水滑石0.4kg、氢氧化铝0.2kg、玄武岩纤维2kg、短切碳纤维0.3kg、Levelol839流平剂0.03kg、BYK-410改性脲防沉剂0.04kg，二甲苯1kg、乙酸丁酯1kg，用尼龙棒搅拌预混。
(2)将预混料在三辊磨上先以辊距0.5～1mm研磨2遍后，再以0.05～0.1mm研磨4遍制备涂料。
(3)加入聚酰胺固化剂2.2kg，DMP-30固化剂促进剂0.04kg，充分搅拌均匀后，按要求涂敷在器件表面。
表2实施例2涂层性能
实施例3
(1)称取苯酚酚醛环氧树脂2.8kg、含溴环氧树脂1kg、有机硅改性环氧树脂1kg、α-氧化铝2kg、电熔氧化锆1kg、石英粉0.5kg、氧化铁红0.2kg、三氧化二锑0.3kg、硼酸锌0.2kg、高硅氧玻璃纤维2kg、莫来石纤维0.5kg、BYK-410防沉剂0.06kg、二甲苯0.5kg、丙酮0.3kg、乙酸丁酯1kg，用尼龙棒搅拌预混。
(2)将预混料在高速分散机以400r/min分散120min。
(3)加入聚酰胺固化剂2.4kg，DMP-30固化剂促进剂0.06kg，充分搅拌均匀后，根据需要涂敷在器件表面。
表3实施例3涂层性能
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种高强度阻燃耐烧蚀涂料，其特征在于：包括下列质量份数的组份：
耐高温树脂40～60份 耐烧蚀填料20～40份 阻燃填料5～15份 增强纤维15～35份助剂0.5～2份 溶剂10～40份
其中：所述耐高温树脂为邻甲酚酚醛环氧树脂；或者苯酚酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂与双酚A型环氧树脂的组合；或者苯酚酚醛环氧树脂、含溴环氧树脂与有机硅改性环氧树脂的组合；
所述的耐烧蚀填料为电熔氧化锆和α-氧化铝的混合物，二者的质量比为1:1～1:3；
所述的阻燃填料为三氧化二锑与硼酸锌的混合物，二者的质量比1:1～3:1；
所述的助剂为环氧树脂用流平剂或防沉剂中的一种或组合；所述流平剂为改性丙烯酸酯共聚物，所述防沉剂为改性脲防沉剂；
所述的耐高温树脂为苯酚型酚醛环氧树脂与含溴环氧树脂的组合，二者的质量比2:1～3.5:1。
2.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃耐烧蚀涂料，其特征在于：所述的增强纤维为短切碳纤维、高硅氧玻璃纤维、玄武岩纤维或莫来石纤维中的一种或组合；所述增强纤维长度为3～7mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃耐烧蚀涂料，其特征在于：所述的溶剂为环己酮、乙酸丁酯、丁酮、丙酮或二甲苯中的一种或组合。
4.根据权利要求1～3之一所述的一种高强度阻燃耐烧蚀涂料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
将耐高温树脂、耐烧蚀填料、阻燃填料、增强纤维、助剂和溶剂置于容器中并搅拌混合，在高速搅拌机下以240～480r/min搅拌60～120min，或者通过三辊磨先以辊距0.5～1mm研磨1～3遍后，再以0.05～0.1mm研磨3～5遍。
5.根据权利要求4所述的一种高强度阻燃耐烧蚀涂料的制备方法，其特征在于：在搅拌或研磨后的涂料中，加入聚酰胺固化剂20～30份，酚类固化剂促进剂0.3～2份，搅拌均匀后，刮涂、辊涂或喷涂在器件表面。
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耐烧蚀隔热涂层的研制;马宏等;《宇航材料工艺》;20081231(第6期);第68页第2栏第3段、第69页第1栏第1、2段，第71页表4、表5，第72页第1栏第2、4段

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