一种抗爆防弹涂层材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种抗爆防弹涂层材料、制备方法及其应用，属于防护材料技术领域。一种抗爆防弹涂层材料，所述材料配方由A组分和B组分组成，A组分为异氰酸酯40～80份，聚醚多元醇20～55份，稀释剂0～10份；B组分为端氨基聚醚50～88份，胺扩链剂25～50份，填料0～5份，助剂0～5份。A、B组分的体积比为1:0.97～1.03。分别制备A、B组分并采用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将两种组分混合后喷涂于油罐或油箱基体表面上，形成抗爆防弹涂层。抗爆防弹涂层独特的应变率敏感性能够提升爆炸载荷下油罐/油箱防护层的动态力学性能，通过减小油罐/油箱结构变形提高抗爆抗冲击性能。

Antiknock bulletproof coating material, preparation method and application thereof

The invention relates to an explosion-proof and bullet-proof coating material, a preparation method and an application thereof, belonging to the technical field of protective materials. A kind of anti-explosion and bullet-proof coating material is composed of component A and component B. Component A is composed of 40-80 isocyanates, 20-55 polyether polyols, 0-10 diluents, 50-88 amino-terminated polyethers, 25-50 amine chain extenders, 0-5 fillers and 0-5 additives. The volume ratio of A and B components is 1:0.97 ~ 1.03. Components A and B were prepared separately and sprayed on the surface of oil tank or tank substrate by two-component high temperature and high pressure impingement mixing airless spraying equipment to form explosion-proof and bullet-proof coating. The unique strain rate sensitivity of the explosion-proof and bullet-proof coating can enhance the dynamic mechanical properties of the tank/tank protective layer under explosive load, and improve the explosion-proof and impact-proof performance by reducing the structural deformation of the tank/tank.

【技术实现步骤摘要】
一种抗爆防弹涂层材料、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种抗爆防弹涂层材料、制备方法及其应用，属于防护材料

技术介绍
传统油罐/油箱的抗爆防弹措施采用橡胶涂覆织物层，尼龙隔离层和可自行密封的天然橡胶层等组成，在一定程度上使油罐/油箱具有一定的防护性能。随着高效毁伤战斗部技术的发展，对油罐/油箱的抗毁伤性能提出了新的挑战，比如高速动能侵彻弹、含能破片的发展，与传统毁伤元相比，高速动能的侵彻、爆炸或者燃烧的化学毁伤后效，使油罐/油箱的毁伤概率大大提高，因此传统油罐/油箱的防护措施已不能满足对抗现代毁伤手段的防护性能要求。毁伤元破坏油罐/油箱的机理包括高速撞击油罐/油箱，油罐/油箱模型结构的变形、破孔毁伤，油罐/油箱内燃油产生冲击波、孔穴，最终油罐/油箱产生引燃、引爆和水锤破裂等毁伤。含能破片对油罐/油箱的毁伤机理与惰性破片有显著的不同，特别是引燃引爆机理上。惰性破片在油罐/油箱内运动时，油罐/油箱内燃油温度、油气混和物浓度发生变化，形成着火点；另外，穿出油罐/油箱后，油罐/油箱内燃油通过前后壁的破孔泄露到干舱结构，也是引燃油罐/油箱的重要因素。相比之下，含能破片在穿过油罐/油箱前壁结构进入燃油/油气层后，含能破片内的含能材料能量释放，强烈燃烧或爆炸，一方面引起油罐/油箱内燃油温度、油气混和物浓度的极大变化而产生油气混和物燃烧；另一方面，密闭油罐/油箱内含能材料的剧烈反应可产生更严重的水锤效应冲击油罐/油箱结构，进而使油罐/油箱结构破裂，燃油大面积泄露到干舱结构，形成不可遏制的燃烧、爆炸反应。近年来，随着高聚物材料的发展使得油罐/油箱的防护技术有望实现大幅度的提高。与橡胶相比，聚脲等新型高聚物材料不仅具有受创后的快速自修复功能，还显现了优异的抗爆防弹能力。如何应用高聚物材料提高油罐/油箱的防护能力具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供了一种抗爆防弹涂层材料，所述材料是一种高聚合物材料，属于高敏感率弹性体聚脲喷涂材料。本专利技术的目的之二在于提供一种抗爆防弹涂层材料的制备方法，所述方法简单易行。本专利技术的目的之三在于一种抗爆防弹涂层材料的应用，将其应用于油罐/油箱结构上，大幅度提高油罐/油箱防护性能。一种抗爆防弹涂层材料，所述材料配方由A组分和B组分组成：所述A组分的组成及其质量份数如下：二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯40～80份，聚四氢呋喃醚二醇20～55份，稀释剂0～10份，其中，所述稀释剂为碳酸丙烯酯；所述B组分的组成及其质量份数如下：其中，所述胺扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、甲基二乙醇胺、异佛尔酮二胺、4,4’-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)和4,4’-亚甲基双(2-甲基-6-乙基苯胺)中的一种以上；所述填料为钛白粉、碳酸钙、硅藻土、玻璃纤维、陶土、重晶石、炭黑和颜料中的一种以上；所述助剂为阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和抗静电剂中的一种以上；所述A组分和B组分的体积比为1:0.97～1.03。优选的，抗静电剂的添加量为B组分总质量的1％～3％。一种本专利技术所述的抗爆防弹涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：(1)将聚四氢呋喃醚二醇加入到有氮气保护的反应釜Ⅰ中，在搅拌下加热至120±5℃，真空-0.095～0.1MPa下脱水1～2小时，去掉真空，降至室温后加入二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯，在80～120℃下反应2～4小时，降温至60℃以下加入稀释剂，搅拌均匀后出料，得到A组分；(2)将端氨基聚氧化丙烯醚、胺扩链剂、填料和助剂依次加入到反应釜Ⅱ中，搅拌1～2小时，室温下混合均匀后出料，得到B组分。一种本专利技术所述的抗爆防弹涂层材料的应用：采用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将A组分和B组分混合后喷涂于油罐或油箱基体表面上，形成抗爆防弹涂层。优选的，抗爆防弹涂层厚度范围为2mm～10mm，具体厚度根据基体的结构特性和防护要求确定。优选的，所述抗爆防弹涂层喷涂在油箱或油罐的纤维层、金属层和/或胶黏剂自行封闭层上，形成多层防护结构。优选的，所述多层防护结构的厚度为4mm～10mm，具体厚度根据具体油罐或油箱的结构特性和防护要求确定。优选的，所述纤维层为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。优选的，所述金属层为高强度钢或超硬铝材料。优选的，所述胶黏剂自行封闭层为剪切增稠液体，厚度为2mm～4mm，具体厚度根据具体油罐或油箱的结构特性和防护要求确定。有益效果本专利技术所述的一种抗爆防弹涂层材料，B组分中胺扩链剂是活泼氢的主要提供者，对凝胶速度有着直接的影响，同时对涂层的拉伸强度、断裂伸长率、耐磨、抗老化等性能也有很大影响。填料可以减少固化收缩率和热膨胀系数，还可以对涂层起到补强作用。根据需要还可加入分散剂、防沉剂、防霉剂、紫外线吸收剂等功能性助剂，来改善涂层的整体性能。在B组分的中加入一定量的固体抗静电剂，比如抗静电剂E-1019、抗静电剂Cyastat-LS、液体阻燃剂中的一种或一种以上的混合物，比例为1％～3％可以使油罐/油箱其表面电阻率低于109Ω·cm2，使抗爆防弹涂层具有防静电性能，达到油罐/油箱的抗静电存储要求。本专利技术所述的一种抗爆防弹涂层材料的应用，通过专用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将抗爆防弹涂层材料喷涂于油罐/油箱壁上，提高了其防护性能，降低爆炸冲击波、弹丸侵彻对油罐/油箱结构破环。抗爆防弹涂层主要是通过高敏感率弹性体聚脲喷涂材料的高强度，伸长率和应变模量的力学性能组合吸收爆炸冲击能量以改变冲击载荷下结构的动态响应，其力学性能参数需要同时满足：拉伸强度≥30MPa，扯断伸长率≥300％，撕裂强度≥90kN/m，硬度为85～95(邵氏A)，四个力学性能参数，相互制约影响，形成一个材料配方-性能表现的复杂体系，是抗爆防弹涂层防护材料的核心技术。抗爆防弹涂层独特的应变率敏感性能够提升爆炸载荷下油罐/油箱防护层的动态力学性能，通过减小油罐/油箱结构变形提高抗爆抗冲击性能。当子弹穿透油罐/油箱，抗爆防弹涂层对穿孔处有缩孔作用，即高弹性体聚合物出现膨胀将穿孔孔径缩小，防止燃油泄露。当侵彻体(弹丸、破片)对油罐/油箱形成破口时，由于防护层具备破口自闭合功能，仍可使得油箱结构仍保持完整性、密闭性，燃油/油气不会泄露从而无法在形成着火点，同时由于外界氧气也无法进入油箱内，油罐/油箱内油气不易达到可燃状态或燃烧难以持续，短时间内即熄灭，有利于保持油罐/油箱的完整性，提高其抗弹性能。在现有油罐/油箱结构基础上，基于总重量和载油量基本不变的情况下，采用抗爆防弹涂层、高强度纤维层或高强度金属层和胶黏剂自行封闭层构成多层油罐/油箱结构。提高油罐/油箱抗爆性能，同时使油罐/油箱抗侵彻体的贯穿、冲击引燃和冲击水锤效应，而且能够具有自我自封闭能力：采用抗爆防弹涂层，在侵彻体穿孔以后不形成圆形破孔，只形成玻璃扩散状裂纹，燃油只能从裂纹中少量渗漏，实现油罐/油箱的自密封能力；采用高强度纤维层或高强度金属层，可以减缓侵彻体的冲击速度、贯穿能力和水锤效应，提高油罐/油箱抗弹贯穿和结构破裂的能力；采用胶黏剂自行封闭层，胶黏剂可以渗透进入高弹性体聚合物层的玻璃扩散状裂纹中，实现油罐/油箱的自我修复能力。所述多层防护涂层结构，使油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗爆防弹涂层材料，其特征在于：所述材料配方由A组分和B组分组成：所述A组分的组成及其质量份数如下：二苯甲烷‑4,4’‑二异氰酸酯        40～80份，聚四氢呋喃醚二醇                20～55份，稀释剂                          0～10份，其中，所述稀释剂为碳酸丙烯酯；所述B组分的组成及其质量份数如下：

【技术特征摘要】
1.一种抗爆防弹涂层材料，其特征在于：所述材料配方由A组分和B组分组成：所述A组分的组成及其质量份数如下：二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯40～80份，聚四氢呋喃醚二醇20～55份，稀释剂0～10份，其中，所述稀释剂为碳酸丙烯酯；所述B组分的组成及其质量份数如下：其中，所述胺扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、甲基二乙醇胺、异佛尔酮二胺、4,4’-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)和4,4’-亚甲基双(2-甲基-6-乙基苯胺)中的一种以上；所述填料为钛白粉、碳酸钙、硅藻土、玻璃纤维、陶土、重晶石、炭黑和颜料中的一种以上；所述助剂为阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和抗静电剂中的一种以上；所述A组分和B组分的体积比为1:0.97～1.03。2.如权利要求1所述的一种抗爆防弹涂层材料，其特征在于：抗静电剂的添加量为B组分总质量的1％～3％。3.一种如权利要求1或2所述的抗爆防弹涂层材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)将聚四氢呋喃醚二醇加入到有氮气保护的反应釜Ⅰ中，在搅拌下加热至120±5℃，真空-0.095～0.1MPa下脱水1～2小时，去掉真空，降至室温后加入二苯甲烷-4,4’-二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴成，安丰江，廖莎莎，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11