一种高性能耐烧蚀涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能耐烧蚀涂料，包括内层的隔热层和外层的耐温层，本发明专利技术还公开了其制备方法。本发明专利技术所述的涂料具有较强的结合强度，能够耐受1500℃以上瞬时高温，并有效阻隔外界热流保护基材内部器件，经过多次热流冲刷后仍具备良好的可修补性能，具有较强的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能耐烧蚀涂料及其制备方法
本专利技术属于耐烧蚀聚合物涂料的生产
，具体涉及一种高性能耐烧蚀涂料及其制备方法。
技术介绍
在高温热流条件下，耐烧蚀材料通过发生物理化学状态和结构性变化吸收和阻隔外界热量。耐烧蚀材料主要分为溶化型耐烧蚀材料、碳化型耐烧蚀材料和升华型耐烧蚀材料等。随着航天航空工业及特种装备制造工业的不断发展，市场上对耐烧蚀涂料提出了更加严格的性能要求，目前耐烧蚀涂料主要由单层环氧树脂或酚醛树脂等为基体，通过添加耐高温填料和低密度填料实现耐高温和隔热，导致现有耐烧蚀涂料存在产品结构单一，功能单一，施工厚度较厚，施工性能较差等缺点。一种耐高温抗静电涂料(公开号：CN104877524A)包括以下重量份数的原料：有机硅树脂37-40，二甲苯15-18，高铝纤维12-14，氯化镁9-11，多异氰酸酯固化剂8-13，纳米二氧化硅10-12，氧化钴10-13，氧化铝9-13，环氧树脂43-45，导电粉20-24，苯丙乳液30-35，石墨粉3-4，碳黑2-3，稀释剂40-50。该专利涂料具有耐高温，耐油，抗静电效果好的优点，但是在高温作用下容易剥落。一种耐高温水性涂料(公开号：CN110885595A)其原料按重量比份包括：聚乙烯醇10-20份、水溶醇酸树脂10-20份、水溶环氧树脂10-20份、聚对苯二甲酸乙二醇酯5-10份、陶瓷微珠3-5份、高硅氧玻璃纤维3-5份、胶粉聚苯颗粒耐高温浆料3-5份、乳化剂1-3份、润湿剂1-3份、消泡剂1-3份、分散剂1-3份和去离子水余量，该专利技术具有耐高温效果，但是在1000℃以上高温时，无法保护基层内部设备被高温损坏。航空航天和特种装备制造领域急需研发一种具有耐高温和隔热性能的耐烧蚀涂料配方和制备方法，以满足其日益发展的产品要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种高性能耐烧蚀涂料及其制备方法，具有较强的结合强度，能有效阻隔外界热流保护基材内部器件。本专利技术采用的技术方案是：一种高性能耐烧蚀涂料，包括内层的隔热层和外层的耐温层；所述隔热层由隔热涂料A组分和隔热涂料B组分制备而成；所述隔热涂料A组分包括以下原料：60～70重量份有机硅树脂，10～20重量份多元醇，1～2重量份异氰酸酯，30～45重量份低密度填料，15～30重量份增强纤维A1，1～2重量份纳米级无定形炭黑，1～2重量份二甲基硅油，1～2重量份偶联剂，20～60重量份溶剂A1；所述隔热涂料B组分包括以下原料：3～5重量份正硅酸乙脂B1，0.5～1重量份催化剂，15～25重量份溶剂B1，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或两种；所述耐温层由耐高温涂料A组分和耐高温涂料B组分制备而成；所述耐高温涂料A组分包括以下原料：50～60重量份耐高温树脂，10～15重量份聚碳酸酯，20～45重量份耐烧蚀填料，20～30重量份增强纤维A2，1～5重量份纳米级无定形炭黑，3～5重量份气相二氧化硅，1～3重量份二甲基硅油，30～45重量份溶剂A2；所述耐高温涂料B组分包括以下原料：25～30重量份固化剂B2与10～30重量份溶剂B2，所述固化剂B2为聚酰胺类固化剂650和/或固化剂651。进一步地，所述耐温层与所述隔热层的厚度比为5～10：4～7。进一步地，所述多元醇为聚乙二醇6000、聚丙三醇4000和聚季戊四醇4000中的一种或多种。进一步地，所述低密度填料为中空玻璃微珠、纳米陶瓷空心微珠、二氧化硅气凝胶中的一种或多种，所述低密度填料直径为50～70μm。进一步地，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯；所述增强纤维A1为醋酸纤维素和羟乙基纤维素中的一种或多种混合物，所述增强纤维A1直径为50～60微米，长度为3～4mm。进一步地，所述偶联剂为KH-550和/或KH-560，所述溶剂A1、所述溶剂B1、所述溶剂A2和所述溶剂A2均为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、丙酮和二甲苯中的一种或多种。进一步地，所述耐高温树脂为环氧树脂E-44和环氧树脂E-51中的一种或两种；所述耐烧蚀填料为硅微粉、高岭土、海泡石和云母粉中的一种或多种，所述耐烧蚀填料目数为1000-1500目；所述增强纤维A2为有机硅改性碳纤维和碳纤维中的一种或多种混合物，所述增强纤维A2直径为50～60微米，长度为3～4mm；所述聚碳酸酯Mn＝3000-5000；所述气相二氧化硅目数为700-900目。所述有机硅树脂为甲基苯基聚硅氧烷树脂。本专利技术的另一方面涉及一种高性能耐烧蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份称取隔热涂料A组分的原料，混合搅拌均匀，制得隔热涂料A组分；(2)按重量份称取隔热涂料B组分的原料，混合搅拌均匀，制得隔热涂料B组分，将隔热A组分与隔热B组分充分搅拌均匀，通过喷涂或刷涂施工工艺涂覆于基材表面，室温干燥40-50小时得到隔热层；(3)按重量份称取耐高温涂料A组分的原料，混合搅拌均匀，制得耐高温涂料A组分；(4)按重量份称取耐高温涂料B组分的原料，混合搅拌均匀，制得耐高温涂料B组分，再将耐高温A组分与耐高温B组分搅拌均匀，通过喷涂或刷涂施工工艺在隔热层上侧涂覆一层耐温层，室温干燥40-50小时后，即可获得高性能耐烧蚀涂层。进一步地，有机硅改性碳纤维的制备步骤为在350-450℃马弗炉中处理20-40分钟，再置于偶联剂与溶剂混合溶液中进行浸渍改性。进一步地，步骤(1)的搅拌速度为3000～5000r/min，搅拌时间为1～2小时；步骤(2)的搅拌速度为1000～3000r/min，搅拌时间为0.5～1小时；步骤(3)的搅拌速度为2000～6000r/min，搅拌时间为1～2小时；步骤(4)的搅拌速度为2000～4000r/min，搅拌时间为0.5～1小时。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点：(1)本专利技术采用双层结构成功制备了一种高性能耐烧蚀涂料，通过将具有专属特性的耐温层与隔热层相结合，使得涂层功能结构更为明确，耐温层结构在烧蚀过程中会形成致密的碳层结构，能够有利于涂层隔热效果提升，同时也解决了现有技术填料比重过大等问题。(2)本专利技术中通过引入聚碳酸酯和多元醇，使得耐温层与隔热层韧性均得到极大提升，同时，在烧蚀过程中，聚碳酸酯的引入也使得涂层成碳率得到提升，有利于涂层阻隔外界热流温度，保护基材内部器件。(3)本专利技术中通过填入不同的耐烧蚀填料与低密度填料使得涂层具有优异的耐烧蚀与隔热性能；同时，增强纤维的引入使得涂层内部形成一种三维立体式的骨架结构，有效避免涂层在烧蚀后出现剥落现象，提升了涂层的可修复性。本专利技术所述的涂料由双层结构组成，外层为耐温涂层，主要由耐高温基体与耐高温填料组成。内层为隔热涂层主要由隔热基体与低密度填料组成。本专利技术能够耐受1500℃以上瞬时高温，并有效阻隔外界热流保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：包括内层的隔热层和外层的耐温层；/n所述隔热层由隔热涂料A组分和隔热涂料B组分制备而成；/n所述隔热涂料A组分包括以下原料：60~70重量份有机硅树脂，10~20重量份多元醇，1~2重量份异氰酸酯，30~45重量份低密度填料，15~30重量份增强纤维A

【技术特征摘要】
1.一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：包括内层的隔热层和外层的耐温层；
所述隔热层由隔热涂料A组分和隔热涂料B组分制备而成；
所述隔热涂料A组分包括以下原料：60~70重量份有机硅树脂，10~20重量份多元醇，1~2重量份异氰酸酯，30~45重量份低密度填料，15~30重量份增强纤维A1，1~2重量份纳米级无定形炭黑，1~2重量份二甲基硅油，1~2重量份偶联剂，20~60重量份溶剂A1；
所述隔热涂料B组分包括以下原料：3~5重量份正硅酸乙脂B1，0.5~1重量份催化剂，15~25重量份溶剂B1，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或两种；
所述耐温层由耐高温涂料A组分和耐高温涂料B组分制备而成；
所述耐高温涂料A组分包括以下原料：50~60重量份耐高温树脂，10~15重量份聚碳酸酯，20~45重量份耐烧蚀填料，20~30重量份增强纤维A2，1~5重量份纳米级无定形炭黑，3~5重量份气相二氧化硅，1~3重量份二甲基硅油，30~45重量份溶剂A2；
所述耐高温涂料B组分包括以下原料：25~30重量份固化剂B2与10~30重量份溶剂B2，所述固化剂B2为聚酰胺类固化剂650和/或固化剂651。


2.如权利要求1所述一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：所述耐温层与所述隔热层的厚度比为5~10：4~7。


3.如权利要求1所述一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：所述多元醇为聚乙二醇6000、聚丙三醇4000和聚季戊四醇4000中的一种或多种。


4.如权利要求1所述一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：所述低密度填料为中空玻璃微珠、纳米陶瓷空心微珠、二氧化硅气凝胶中的一种或多种，所述低密度填料直径为50~70μm。


5.如权利要求1所述一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯；
所述增强纤维A1为醋酸纤维素和羟乙基纤维素中的一种或多种混合物，所述增强纤维A1直径为50~60微米，长度为3~4mm。


6.如权利要求1所述一种高性能耐烧蚀涂料，其特征在于：所述偶联剂为KH-550和/或KH-56...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊一帜，栾金龙，黄鑫，屈阳华，张刚，文风，
申请(专利权)人：湖南航天三丰科工有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43