CN113174197A - 一种海洋环境用热防护涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋环境用热防护涂料及制备方法。所述热防护涂料由A组分和B组分构成；A组分包括：有机硅树脂、包覆处理的复合防热阻燃填料、增强填料、复合防腐填料、颜料、附着力促进剂、防霉剂、紫外线吸收剂和溶剂；B组分由固化剂和溶剂组成；A组分和B组分的重量比为100:5～30。方法包括：先将组分A、组分B分别按各组分用量混合，然后将组分A和组分B按所述用量比混合后制得所述热防护涂料。本发明的涂料具有高强度、耐高温烧蚀、耐盐雾、耐湿热、耐紫外老化的特点，能与各类涂层配套使用，兼容性好，可应用于长期在海洋环境下使用的战术导弹、海上发射的火箭、船舶发动机等面临高温部位的热防护。

Description

一种海洋环境用热防护涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，进一步地说，是涉及一种海洋环境用热防护涂料及制备方法。
背景技术
向着射程更远、飞行速度更快发展的战术导弹在飞行时与空气摩擦，产生剧烈气动加热，表面温度可达700℃，一方面极易导致导弹壳体力学性能够下降；另一方面舱内温度升高，导致舱内电子元器件受热停止工作，因此需要使用耐高温热防护涂料对导弹壳体进行防护。与箱式/筒式发射的战术导弹或陆地环境使用的战术导弹不同，海洋环境下服役的战术导弹战备值班期间直接暴露于海洋环境，面临高温高湿、高盐雾、强紫外等苛刻环境。传统的热防护涂料，由于配方设计时未考虑防腐要求、所选用的防热填料吸水率较高，长期暴露于海洋环境下，不仅无法满足防腐要求，而且热防护涂料自身由于吸潮会发生强度下降、鼓包、老化等问题，甚至失去热防护功能，无法满足海洋环境下热防护要求。
中国专利CN 109294442 A公布了一种耐高温低烧蚀防隔热涂层及其制备方法，以陶瓷前驱体树脂作为成膜物，添加气凝胶等轻质纳米材料，制备低导热的耐高温低烧蚀防隔热涂层。该涂层可室温固化、耐温能力可达1200℃，可用于弹舰船机等飞行器的热防护。但该专利选用的陶瓷前驱体树脂和气凝胶等原材料制备复杂、价格昂贵，不利于规模化生产，且未考虑海洋环境对涂层的影响，无法满足防腐要求。
中国专利CN 107760194A提供了一种硅橡胶基防隔热涂层及其制备方法，包括隔热涂层、辐射涂层和烧蚀涂层，主要是在烧蚀涂层和隔热涂层中间构建一层辐射前驱体涂层，进一步提高组合涂层的防热效果，满足大推力运载火箭3350助推模块的热防护要求。但硅橡胶基热防护涂料强度较低，一般＜4MPa，易被磕碰，不适用于需反复拆装和搬运的战术导弹；并且该专利中用表面处理剂对硅微粉、碳酸钙进行表面处理，虽可提高防热填料在硅橡胶中的分散效果，但不能避免因填料在海洋环境下吸潮引起的涂层力学强度劣化；另外，该专利同样未考虑海洋环境下的防腐性能。
综上所述，由于传统热防护涂料在设计时未考虑防腐要求、所选择的热防护填料容易吸潮导致涂层失效，无法满足海洋环境下使用要求，因此亟需开发一种海洋环境用热防护涂料，经长期湿热、盐雾、紫外老化后，仍具备防腐和热防护功能。不仅可以满足海洋环境下服役战术导弹的使用要求，还可以应用于海上发射的火箭、船舶发动机等海洋环境下使用装备的高温防护。
发明内容
为解决现有热防护涂料无法在海洋环境下长期使用的问题，本发明提供了一种海洋环境用热防护涂料及制备方法。本发明的涂料以室温固化有机树脂为成膜物，加入经树脂(苯乙烯树脂、三聚氰胺树脂或环氧树脂等)包覆的复合防热阻燃填料、防腐填料等组分制成，具有高强度、耐高温烧蚀、耐盐雾、耐湿热、耐紫外老化的特点，能与环氧、丙烯酸、聚氨酯、有机硅等各类涂层配套使用，兼容性好，可应用于长期在海洋环境下使用的战术导弹、海上发射的火箭、船舶发动机等面临高温部位的热防护。
本发明的目的之一是提供一种海洋环境用热防护涂料。
所述热防护涂料由A组分和B组分构成；
所述A组分包括：有机硅树脂、包覆处理的复合防热阻燃填料、增强填料、复合防腐填料、颜料、附着力促进剂、防霉剂、紫外线吸收剂、溶剂；
各组分按重量份数计，
Figure BDA0002802004770000031
所述B组分由固化剂和溶剂组成；
以有机硅树脂为100重量份计，
固化剂 3-20重量份；优选6-12重量份；
溶剂 5-25重量份；优选10-20重量份。
A组分和B组分的重量比为100:5～30；优选为100:8～25。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述A组分还包括流平剂和润湿分散剂；
其用量为常规用量，技术人员可以根据实际情况确定，本发明中优选：
以有机硅树脂为100重量份计，
流平剂 0.1-2重量份；更优选为0.1-1重量份；
润湿分散剂 0.1-5重量份；更优选为0.5-3重量份。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述复合防热阻燃填料为：氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺、季戊四醇的复配物；复配重量比例为：氢氧化铝20～45％，氢氧化镁10～22％，聚磷酸胺15～40％，季戊四醇15～35％；按此比例复配的复合防热阻燃填料可以发挥协同效应，通过较低添加量即可高效率地带走表面热量，达到防热隔热效果，从而减少大量防热填料的使用，保障了热防护涂料的力学性能。
复合防热阻燃填料经包覆处理，采用以下三种方式中的至少一种包覆：
苯乙烯包覆、三聚氰胺-甲醛树脂包覆、环氧树脂包覆。
即：所述包覆处理的复合防热阻燃填料为苯乙烯包覆复合防热阻燃填料、三聚氰胺-甲醛树脂包覆复合防热阻燃填料、环氧树脂包覆复合防热阻燃填料中的一种或多种。氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺、季戊四醇组成的复合防热阻燃填料，在海洋环境下容易吸潮水解。经过包覆处理的复合防热阻燃填料，由于有树脂层的包裹阻隔，吸水率大大降低，可使涂料具有优异的耐水性和耐老化性能，可以满足长期在海洋环境下的使用要求，从而避免了传统防热填料由于易吸潮对热防护涂层力学性能带来的劣化。
包覆方法可采用现有技术中通常的包覆方法，本发明中可以优选按以下步骤进行包覆：
1)苯乙烯包覆复合防热阻燃填料
先将100重量份复合防热阻燃填料、20重量份季戊四醇四丙烯酸酯、8重量份聚乙烯吡咯烷酮K30、6重量份乳化剂司班80加入到三口烧瓶中，然后在65℃以2000r/min的搅拌速度进行搅拌，再加入2000重量份蒸馏水，乳化30min，得到较稳定的悬浮液。
待乳化结束后，加入50重量份苯乙烯单体，20min后加入8重量份过硫酸钾，升温至75℃并搅拌2h进行预聚反应，然后升温至90℃继续搅拌4h进行聚合反应。
反应结束后，抽滤，在室温条件下，用70℃热水洗涤3～5次，去离子水洗涤6次，抽滤。置于80℃烘箱中干燥6h，所得到固体粉末即为苯乙烯包覆复合防热阻燃填料。包装好待用。
2)三聚氰胺-甲醛树脂包覆复合防热阻燃填料
将100重量份复合防热阻燃填料、10重量份乳化剂OP-7、500重量份蒸馏水加入三口烧瓶中，在85℃下高速搅拌约2h，得到较稳定的复合防热阻燃填料乳化悬浮液。
在新取用三口烧瓶中加入40重量份三聚氰胺、9重量份甲醛和50重量份蒸馏水水，搅拌使三聚氰胺溶解在甲醛水溶液中，用三乙醇胺调节体系PH值至8.5～9，搅拌加热至85℃，保温1～1.5h，即制得三聚氰胺-甲醛树脂预聚体。
称取100重量份三聚氰胺-甲醛树脂预聚体，缓慢加入复合防热阻燃填料乳化悬浮液中，加入完毕后调节体系PH值至4.5～5，然后缓慢升温至80℃，反应4h后向体系中加入1重量份碳酸钠，继续搅拌0.5h，以除去溶液中残余的游离甲醛。
反应结束后，抽滤，在室温条件下，用70℃热水洗涤3～5次，去离子水洗涤6次，抽滤。置于80℃烘箱中干燥6h，所得到固体粉末即为三聚氰胺—甲醛树脂包覆复合防热阻燃填料。包装好待用。
3)环氧树脂包覆复合防热阻燃填料
在三口瓶中加入15重量份环氧树脂E44、100重量份无水乙醇、100重量份蒸馏水，在65℃下搅拌至环氧树脂完全溶解，称取100重量份复合防热阻燃填料、0.2重量份十二烷基苯磺酸钠，缓慢加入到三口瓶中，然后以2000r/min的搅拌速度进行搅拌。继续加入2重量份g固化剂二乙烯三胺，升温至80℃保温3～4h。
反应结束后，抽滤，在室温条件下，用70℃热水洗涤3～5次，去离子水洗涤6次，抽滤。置于80℃烘箱中干燥6h，所得到固体粉末即为环氧树脂包覆复合防热阻燃填料。包装好待用。
本发明的涂料的应用背景是在海洋环境，现有的复合防热阻燃填料(未经包覆)存在的典型问题是在海洋环境的潮湿、盐雾环境下放置后会发生吸潮，导热填料降解，进一步导致涂层强度下降、出现鼓包、开裂和脱落，并失去热防护作用。本申请突破性的将复合防热填料经过包覆处理，能满足海洋环境下的使用要求。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述有机硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂中的一种或组合。有机硅树脂能够提供优异的耐高温性能和高温抗冲刷性能。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述增强填料为：白炭黑、云母粉、滑石粉、纳米碳酸钙、硫酸钡、玻璃粉、石英粉中的一种或几种。增强填料可进一步提高热防护涂料的力学性能，使涂层具有优异的抗磕碰性能。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述复合防腐填料为：聚磷酸铝钙、改性聚磷酸铝钼、三聚磷酸铝、磷酸锌、氧化锌、钼酸锌、石墨烯中的一种或几种。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述颜料可采用现有技术中本领域通常采用的颜料，本发明中，可以优选为：二氧化钛、铁红、铁棕、铁黄、炭黑、铁锰黑、石墨中的一种或几种。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述附着力促进剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙基硅烷中的一种或几种。
附着力促进剂可显著提高有机硅类涂层与基材的结合力，实现牢固附着不脱粘。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述紫外线吸收剂为：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯骈三唑中的一种或组合。
紫外线吸收剂的加入，可以提升涂层海洋环境下耐紫外老化性能，避免由于老化引起的力学性能下降。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述防霉剂可采用现有技术中本领域通常采用的防霉剂，本发明中可以优选为：天诗蓝盾LD06、天诗蓝盾-MBS、蓝峰OIT、赞誉AM5700-C、赞誉MEIBOSS或科普茵KP-M23中的一种或组合。
所述流平剂可采用现有技术中本领域通常采用的流平剂，如：福盛3306、福盛3306、丰虹FHT-F3010、丰虹FHT-F3077、丰虹FHT-F3081、辉虹HP5001、辉虹HP5010、辉虹HP5023或辉虹HP5112等。
所述润湿分散剂可采用现有技术中本领域通常采用的润湿分散剂，如：奥纳F400、奥纳F410、丰虹FHT-F4010、丰虹FHT-F4035、辉虹HP1034、辉虹HP1045或辉虹HP1081等。
本发明的组分A，还可以添加一些常规助剂，如：低密度填料、消泡剂、消光填料、催干剂等，技术人员可根据实际情况进行选择；其用量也为常规用量，技术人员可以根据实际情况确定。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、航空汽油或二甲苯。
组分A和组分B中采用的溶剂可以相同或不相同，可以互相溶解即可。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述固化剂为正硅酸乙酯或正硅酸丙酯。
本发明的目的之二是提供一种海洋环境用热防护涂料的制备方法。
包括：
先将组分A、组分B分别按各组分用量混合，然后将组分A和组分B按所述用量比混合后制得所述热防护涂料
本发明具体可采用以下技术方案：
本发明所述一种海洋环境用热防护涂料制备及使用方法：
A组分制备方法：
(1)按所述称量耐高温有机硅树脂、包覆处理的复合防热阻燃填料、增强填料、复合防腐填料、颜料、附着力促进剂、流平剂、润湿分散剂、防霉剂、紫外线吸收剂、溶剂，使用高速搅拌机分散20-40min，控制转速为800-2500r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
B组分制备方法：
按所述用量称取固化剂、溶剂，搅拌控制转速为500-1000r/min，搅拌10-30min，包装得到B组分。
一种海洋环境用热防护涂料的使用方法：
A、B两组分按照所述的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化24～48h，可得到海洋环境用热防护涂层。
本发明未详尽说明的，均按现有技术。
本发明的原理及有益效果如下：
海洋环境用热防护涂料的作用是涂覆战术导弹等装备外表面，一方面在海洋环境下放置时，可耐受盐雾、湿热、霉菌、强光照等苛刻环境，不发生吸潮和老化降解，保护装备免受腐蚀破坏；另一方面在高速飞行时，提供高效隔热防护作用，降低装备表面温度，确保内部元器件正常工作。
本发明的原理：
利用发明人优选的有机硅树脂，通过加入增强填料和包覆处理的复合防热阻燃填料，利用有机硅树脂与上述填料的“有机无机化”协同效应，强化耐热性和热防护性能；通过加复合防腐填料、入紫外线吸收剂、防霉剂等组分，对防热填料进行包覆处理等方式，可显著提高涂层的耐海洋环境性能，进而在保证耐海洋环境的同时，实现优异的热防护性能。
本发明的有益效果：
1.涂层兼具强度与韧性。传统热防护涂层选用酚醛树脂、环氧树脂等作为树脂基体，强度高但脆性大，厚涂易开裂；选用硅橡胶作为树脂基体，弹性高但强度低，易磕碰。本发明选用有机硅树脂，同时配合附着力促进剂共同使用，既可以发挥有机硅树脂耐热性好、韧性好、强度高的优点，也可以确保涂层与基材结合牢固。涂层拉伸强度≥15MPa(检测标准：GB/T 528-2009)，断裂伸长率≥12％(检测标准：GB/T 528-2009)，剪切强度(钢对钢)≥10MPa(检测标准：GB/T 7124-2008)，柔韧性≤1mm(检测标准：GB/T 1731-1993)。
2.涂层具有高防腐性。本发明通过加入复合防腐填料，通过防腐填料的协同效应，即添加少量防腐蚀填料，在不降低涂层防热性能的基础上，实现金属基材的防腐蚀保护，解决了传统热防护涂料不具备防腐效果的难题。涂层耐中性盐雾≥1000h(检测标准：GB/T1771-2007)。
3.涂层具有优异的耐海洋环境性能。传统热防护涂层主要供面向陆地环境应用的装备使用，为达到热防护目的，往往需要添加大量易吸潮防热填料，可在高温下分解吸热，达到防热目的，但易吸潮防热填料在海洋环境下吸潮会导致热防护涂料强度下降、失去热防护作用，威胁装备安全。本发明通过包覆工艺提升防热填料的防潮性能，防止防热填料吸潮分解，并改善防热填料在树脂体系的分散性，显著提高了涂层的耐湿热、耐霉菌、耐紫外老化性能，使其具备优异的耐海洋环境性能。涂层耐湿热≥1000h(检测标准：GJB150.9A-2008)，耐紫外老化≥1000h(检测标准：GB/T 14522-2008)，耐霉菌≤0级(检测标准：GJB150.10A-2009)，风洞实验(涂层经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化后)：1mm涂层经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温≤300℃。
本发明适用于海洋环境下服役战术导弹、海上发射的火箭、船舶发动机等海洋环境下使用装备的高温防护。
附图说明
图1为实施例1的涂层分别先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验，再经700℃/600s风洞实验考核后表面形貌图；
图2为对比例1的涂层分别先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验，再经700℃/600s风洞实验考核后表面形貌图；
可以看出，实施例1的涂层经风洞实验后，涂层完好，无开裂，无脱落；
对比例1的涂层经风洞实验后，涂层出现开裂、脱落。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例中所用原料均为常规市购原料或按照参考文献方法合成得到。
苯乙烯包覆复合防热阻燃填料，参考文献：《聚苯乙烯包覆正十四醇微胶囊的制备及表征》
三聚氰胺—甲醛树脂包覆复合防热阻燃填料，参考文献：《三聚氰胺－甲醛树脂微胶囊包覆氢氧化铝阻燃聚丙烯研究》
环氧树脂包覆复合防热阻燃填料，参考文献：《环氧树脂包覆MPP阻燃EVA的研究》
实施例中所述的份数均为重量份。
实施例1
制备A组分：按重量比称量环氧改性有机硅树脂100份、苯乙烯包覆复合防热阻燃填料18份(复合防热填料包含：氢氧化铝6份、氢氧化镁2份、聚磷酸胺5份、季戊四醇5份)、纳米碳酸钙10份、三聚磷酸铝8份、石墨烯0.3份、二氧化钛7份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、福盛3306流平剂0.2份、奥纳F400润湿分散剂0.8份、天诗蓝盾LD06防霉剂0.4份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份、乙酸乙酯25份，使用高速搅拌机分散22min，控制转速为2400r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸乙酯8份、乙酸乙酯12份，搅拌控制转速为550r/min，搅拌30min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：11的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化24h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为17MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层完好，无鼓包、无开裂、无脱落，拉伸强度为16.1MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为277℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为284℃，满足热防护要求。
实施例2
制备A组分：按重量比称量聚氨酯改性有机硅树脂100份、三聚氰胺树脂包覆复合防热阻燃填料35份(复合防热填料包含：氢氧化铝14份、氢氧化镁4份、聚磷酸胺10份、季戊四醇7份)、硫酸钡4份、改性聚磷酸铝钼13份、氧化锌5份、炭黑0.5份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.4份、丰虹FHT-F3010流平剂0.5份、丰虹FHT-F4010润湿分散剂1.2份、蓝峰OIT防霉剂0.2份、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑0.6份、乙酸丁酯30份，使用高速搅拌机分散40min，控制转速为850r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸乙酯9份、乙酸丁酯15份，搅拌控制转速为950r/min，搅拌13min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：15的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化36h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为15.5MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层完好，无鼓包、无开裂、无脱落，拉伸强度为15MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为275℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为279℃，满足热防护要求。
实施例3
按重量比称量聚酯改性有机硅树脂100份、环氧树脂包覆复合防热填33份(复合防热填料包含：氢氧化铝7份、氢氧化镁7份、聚磷酸胺12份、季戊四醇7份)、白炭黑5份、云母粉3份、聚磷酸铝钙3份、磷酸锌12份、铁红4份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.2份、丰虹FHT-F3077流平剂0.5份、丰虹FHT-F4035润湿分散剂2.8份、赞誉AM5700-C防霉剂0.4份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.9份、环己酮22份，使用高速搅拌机分散30min，控制转速为1500r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸乙酯7份、环己酮18份，搅拌控制转速为750r/min，搅拌20min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：18的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化48h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为15.9MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层完好，无鼓包、无开裂、无脱落，拉伸强度为15.2MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为273℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为279℃，满足热防护要求。
实施例4
按重量比称量甲基苯基有机硅树脂20份、环氧改性有机硅树脂80份、苯乙烯包覆复合防热阻燃填料40份(复合防热填料包含：氢氧化铝16份、氢氧化镁4份、聚磷酸胺8份、季戊四醇12份)、滑石粉10份、钼酸锌9份、石墨烯0.6份、二氧化钛7份、乙烯基三乙氧基硅烷2.1份、辉虹HP5001流平剂0.5份、辉虹HP1034、润湿分散剂0.5份、赞誉MEIBOSS防霉剂0.3份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.7份、环己酮29份，使用高速搅拌机分散30min，控制转速为2000r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸丙酯11份、环己酮16份，搅拌控制转速为600r/min，搅拌25min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：23的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化24h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为16.3MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层完好，无鼓包、无开裂、无脱落，拉伸强度为15.7MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为273℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为280℃，满足热防护要求。
实施例5
按重量比称量甲基硅树脂10份、聚氨酯改性有机硅树脂90份、三聚氰胺树脂包覆复合防热阻燃填料40份(复合防热填料包含：氢氧化铝9份、氢氧化镁8份、聚磷酸胺16份、季戊四醇7份)、玻璃粉4份、石英粉2份、改性聚磷酸铝钼4份、钼酸锌3份、石墨烯0.2份、铁棕2份、铁锰黑7份、苯基三甲氧基硅烷1.5份、辉虹HP5010流平剂0.5份、辉虹HP1045润湿分散剂1.9份、科普茵KP-M23防霉剂0.2份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.3份、二甲苯29份，使用高速搅拌机分散25min，控制转速为1000r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸丙酯10份、二甲苯13份，搅拌控制转速为850r/min，搅拌20min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：14的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化36h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为16.1MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层完好，无鼓包、无开裂、无脱落，拉伸强度为15.4MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为276℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为282℃，满足热防护要求。
实施例6
按重量比称量甲基硅树脂18份、聚酯改性有机硅树脂82份、环氧树脂包覆复合防热填37份(复合防热填料包含：氢氧化铝14份、氢氧化镁7份、聚磷酸胺4份、季戊四醇12份)、白炭黑8份、聚磷酸铝钙4份、磷酸锌3份、钼酸锌8份、石墨烯0.4份、炭黑0.5份、铁锰黑6份、石墨1份、苯基三乙基硅烷2.3份、辉虹HP5112流平剂0.4份、辉虹HP1081润湿分散剂2.2份、天诗蓝盾LD06防霉剂0.1份、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯骈三唑0.4份、航空汽油40份，使用高速搅拌机分散37min，控制转速为850r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸丙酯9份、航空汽油17份，搅拌控制转速为800r/min，搅拌18min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：9的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化48h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为15.7MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层完好，无鼓包、无开裂、无脱落，拉伸强度为15.3MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为274℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为280℃，满足热防护要求。
对比例1
制备A组分：按重量比称量环氧改性有机硅树脂100份、复合防热阻燃填料18份(复合防热填料包含：氢氧化铝6份、氢氧化镁2份、聚磷酸胺5份、季戊四醇5份)、纳米碳酸钙10份、三聚磷酸铝8份、石墨烯0.3份、二氧化钛7份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、福盛3306流平剂0.2份、奥纳F400润湿分散剂0.8份、天诗蓝盾LD06防霉剂0.4份、乙酸乙酯25份，使用高速搅拌机分散24min，控制转速为2100r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸乙酯8份、乙酸乙酯12份，搅拌控制转速为600r/min，搅拌26min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：11的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化24h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为16.7MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层出现鼓包、粉化、开裂现象，拉伸强度为3.1MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为278℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层出现开裂、大片脱落故障，背温最高为420℃，无法达到热防护要求。
对比例1与实施例的区别在于所使用的复合防热阻燃填料未经表面包覆处理、未使用紫外线吸收剂。说明防热填料不进行包覆处理，在高盐雾、高湿热、强紫外光照等海洋环境下吸潮，导致涂层鼓包，同时未使用紫外线吸收剂，导致涂层粉化，最终导致涂层强度由16.7MPa降至3.1MPa，并在风洞考核时出现开裂、脱落故障，背温过高，最终失去热防护作用。可见对复合防热阻燃填料进行包覆和添加紫外线吸收剂，可使涂层耐盐雾、湿热、紫外老化等海洋环境性能显著提升。
对比例2
制备A组分：按重量比称量环氧改性有机硅树脂100份、苯乙烯包覆复合防热阻燃填料18份(复合防热填料包含：氢氧化铝6份、氢氧化镁2份、聚磷酸胺5份、季戊四醇5份)、纳米碳酸钙10份、二氧化钛7份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、福盛3306流平剂0.2份、奥纳F400润湿分散剂0.8份、天诗蓝盾LD06防霉剂0.4份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份、乙酸乙酯25份，使用高速搅拌机分散25min，控制转速为1700r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸乙酯8份、乙酸乙酯12份，搅拌控制转速为900r/min，搅拌12min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：11的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化24h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层拉伸强度为16.8MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，基材发生明显腐蚀，拉伸强度为15.9MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为277℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层出现开裂故障，背温最高为391℃。
对比例2与实施例的区别在于未使用防腐填料。说明不添加防腐填料，在高盐雾、高湿热、强紫外光照等海洋环境下涂层的防腐蚀作用较弱，基材容易发生腐蚀，并导致涂层在风洞考核时出现开裂故障，背温过高，最终失去热防护作用。可见添加防腐填料，可以有效保护基材，避免腐蚀，并保障涂层正常的热防护性能。
对比例3
制备A组分：按重量比称量环氧改性有机硅树脂100份、复合防热阻燃填料18份(复合防热填料包含：氢氧化铝6份、氢氧化镁2份、聚磷酸胺5份、季戊四醇5份)、纳米碳酸钙10份、二氧化钛7份、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.6份、福盛3306流平剂0.2份、奥纳F400润湿分散剂0.8份、天诗蓝盾LD06防霉剂0.4份、乙酸乙酯25份，使用高速搅拌机分散38min，控制转速为830r/min，然后将涂料转移至三辊机，研磨至细度＜100μm，使用30～100目铜网过滤，包装得到A组分。
制备B组分：按重量称取正硅酸乙酯8份、乙酸乙酯12份，搅拌控制转速为530r/min，搅拌29min，包装得到B组分。
使用方法：A、B两组分按照100：11的比例混合，混合后可采用刷涂、空气喷涂或高压无气喷涂方式施工，涂覆完毕后室温固化24h，可得到海洋环境用热防护涂层。
所制备的海洋环境用热防护涂层，拉伸强度为16.5MPa。
经1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后，涂层出现鼓包、粉化、开裂现象，拉伸强度为3.0MPa。
风洞实验(涂层厚度1mm)：原始涂层，经700℃/600s风洞实验考核后，涂层完好，无开裂、无脱落，背温最高为277℃；先经过1000h中性盐雾+1000h湿热+1000h紫外老化试验后的涂层，再经700℃/600s风洞实验考核后，涂层出现开裂、大片脱落故障，背温最高为460℃，无法达到热防护要求。
对比例3与实施例的区别在于所使用的复合防热阻燃填料未经表面包覆处理、未使用紫外线吸收剂、未添加防腐填料。说明防热填料不进行包覆处理，在高盐雾、高湿热、强紫外光照等海洋环境下吸潮，导致涂层鼓包，未使用紫外线吸收剂，导致涂层粉化，上述原因最终导致涂层强度由16.5MPa降至3.0MPa；未添加防腐填料，导致涂层防腐蚀作用较弱，基材腐蚀。最终使得涂层在风洞考核时出现开裂、脱落故障，背温过高，最终失去热防护作用。可见对复合防热阻燃填料进行包覆、添加紫外线吸收剂、添加防腐填料，可使得热防护涂层在海洋环境下长时间使用时，不发生强度、防腐性、热防护等性能劣化。

Claims (10)

1.一种海洋环境用热防护涂料，其特征在于：
所述热防护涂料由A组分和B组分构成；
所述A组分包括：有机硅树脂、包覆处理的复合防热阻燃填料、增强填料、复合防腐填料、颜料、附着力促进剂、防霉剂、紫外线吸收剂和溶剂；
各组分按重量份数计，
Figure FDA0002802004760000011
所述B组分由固化剂和溶剂组成；
以有机硅树脂为100重量份计，
固化剂 3-20重量份；
溶剂 5-25重量份；
A组分和B组分的重量比为100:5～30。
2.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
Figure FDA0002802004760000012
Figure FDA0002802004760000021
3.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
以有机硅树脂为100重量份计，
固化剂 6-12重量份；
溶剂 10-20重量份。
4.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
A组分和B组分的重量比为100:8～25。
5.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
所述A组分还包括流平剂和润湿分散剂。
6.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
所述复合防热阻燃填料为：氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸胺、季戊四醇的复配物；复配重量比例为：氢氧化铝20～45％，氢氧化镁10～22％，聚磷酸胺15～40％，季戊四醇15～35％；
复合防热阻燃填料经包覆处理，采用以下三种方式中的至少一种包覆：
苯乙烯包覆、三聚氰胺-甲醛树脂包覆、环氧树脂包覆。
7.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
所述有机硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂中的一种或组合；和/或，
所述增强填料为：白炭黑、云母粉、滑石粉、纳米碳酸钙、硫酸钡、玻璃粉、石英粉中的一种或几种；和/或，
所述复合防腐填料为：聚磷酸铝钙、改性聚磷酸铝钼、三聚磷酸铝、磷酸锌、氧化锌、钼酸锌、石墨烯中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
所述颜料为：二氧化钛、铁红、铁棕、铁黄、炭黑、铁锰黑、石墨中的一种或几种；和/或，
所述附着力促进剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙基硅烷中的一种或几种；和/或，
所述紫外线吸收剂为：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯骈三唑中的一种或组合。
9.如权利要求1所述的热防护涂料，其特征在于：
所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮、航空汽油或二甲苯；和/或；
所述固化剂为正硅酸乙酯或正硅酸丙酯。
10.一种如权利要求1～9之一所述的热防护涂料的制备方法，其特征在于所述方法包括：
先将组分A、组分B分别按各组分用量混合，然后将组分A和组分B按所述用量比混合后制得所述热防护涂料。
CN202011353522.1A 2020-11-26 2020-11-26 一种海洋环境用热防护涂料及制备方法 Active CN113174197B (zh)

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