基于动态交换化学的自修复防热涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，包括如下质量份数的组分：基体树脂100～120份；耐热填料5～15份；轻质隔热填料5～15份；成瓷填料5～15份；固化剂10～90份；稀释剂50～200份；工艺助剂0～1.0份。本发明专利技术还公开了一种基于动态交换化学的自修复防热涂层的制备方法，首先将基体树脂溶解于稀释剂中，得到基体树脂溶液；在基体树脂溶液中加入耐热填料、轻质隔热填料、成瓷填料、固化剂和工艺助剂，分散均匀后得到喷涂液；采用空气喷涂的方式，将喷涂液喷涂于待喷涂表面。本发明专利技术有效提高了防热涂层自修复功能，可应用于战术导弹武器、固体火箭发动机的中低热流部位防热。固体火箭发动机的中低热流部位防热。固体火箭发动机的中低热流部位防热。

【技术实现步骤摘要】
基于动态交换化学的自修复防热涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于航天涂料与涂装
，涉及一种基于动态交换化学的自修复防热涂层及其制备方法，特别涉及一种包括战术导弹等武器系统中低热流部位的自修复型外热防护涂层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]导弹武器是现代战争攻击和防御的核心装备，而具有超声速飞行能力、按需调控、自主感知与决策能力等特点的智能武器是未来战争的核心技术。导弹技术的发展对外防热涂层等防热材料性能的要求日益提高。例如，采用环氧树脂作为基体的防热涂层材料由于韧性不足，易出现低温开裂的现象，特别是在
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55℃低温环境下。
[0003]自修复材料是一种在物体受损时能够进行自我修复的新型材料。自修复的目的是使材料在裂纹形成初期阻止裂纹继续扩展，或在材料破坏后能够自动弥合，恢复材料初始结构和性能，从而提高材料应用可靠性、拓展使用范围和延长使用寿命。然而，现有大部分自修复材料用于传感器、人工皮肤、医用材料、汽车涂料等使用温度温和的领域，在导弹外防热涂层的自修复功能研究非常少，仅有的报道也集中于基体二硫键的聚氨酯自修复弹性体。但聚氨酯体系因其长期储存耐候性等原因，较少用于导弹领域的防热涂层体系。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于动态交换化学的自修复防热涂层及其制备方法，解决了现有导弹外防热涂层无法实现自修复的技术问题。本专利技术可以实现裂纹的自修复，从而提高导弹武器的安全性和可靠性，延长服役寿命。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，包括如下质量份数的组分：
[0007][0008]进一步的，所述基体树脂为酚醛改性环氧树脂或亚甲基丁二酸环氧树脂中的一种以上；
[0009]所述固化剂为二胺基二苯基二硒、二氨基二苯基甲酰胺代二丙基二硒醚或双(2
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氨苯基)二硒中的一种以上。
[0010]进一步的，所述耐热填料为玻璃粉、白炭黑、硅微粉、玻璃纤维、石英纤维或云母粉中的一种以上；
[0011]所述轻质隔热填料为有机硅杂化酚醛气凝胶粉、空心玻璃微珠、酚醛空心小球或陶瓷空心小球中的一种以上；
[0012]所述成瓷填料为三羟基倍半硅氧烷、八环氧基倍半硅氧烷、硼化锆、硼化钛、碳酸钙或聚硅氮烷中的一种以上；
[0013]所述稀释剂为正丁醇、环己酮、异丙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯或丙酮中的一种以上；
[0014]所述工艺助剂包括分散剂和偶联剂，其中分散剂为DISPERBYK系列中的高度枝化聚酯，偶联剂为KH
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550。
[0015]进一步的，轻质隔热填料至少包含有机硅杂化酚醛气凝胶粉；
[0016]所述有机硅杂化酚醛气凝胶粉的制备方法包括：
[0017]在反应器中加入酚、醛、催化剂和第一溶剂进行反应，得到酚醛树脂；所述酚和醛的摩尔比为0.5～2.5，催化剂的摩尔量为酚的摩尔量的4～6％
[0018]加入有机硅前驱体继续反应，并调节pH＝6.5～7.5；
[0019]反应结束后抽真空，得到有机硅杂化酚醛树脂；
[0020]将有机硅杂化酚醛树脂与六次甲基四胺混合后，加入第二溶剂，使所得混合物在密闭中空模具内进行反应，反应结束后常温干燥，得到有机硅杂化酚醛气凝胶粉。
[0021]进一步的，所述酚为苯酚、间甲酚、腰果酚或间苯二酚中的一种以上；所述醛为甲醛或糠醛中的一种以上；所述催化剂为草酸或盐酸中的一种以上。
[0022]进一步的，在反应器中加入酚、醛和催化剂进行反应时，反应温度为65～80℃，反应时间为1～2h；
[0023]第一溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮或异丙醇中的一种以上；
[0024]第二溶剂为异丙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯或丙酮中的一种以上。
[0025]进一步的，加入有机硅前驱体继续反应时，有机硅前驱体和酚醛树脂的质量比为0.5～1∶1，反应温度为80～95℃，反应时间为2～4h。
[0026]进一步的，所述有机硅前驱体包括甲基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、氯甲基(二甲基)甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的一种以上。
[0027]进一步的，有机硅杂化酚醛树脂的平均分子量为900～1100Da，有机硅杂化酚醛气凝胶粉的平均粒径为0.1～1.0μm。
[0028]上述一种基于动态交换化学的自修复防热涂层的制备方法，包括：
[0029]室温下，将基体树脂溶解于稀释剂中，得到基体树脂溶液；
[0030]在基体树脂溶液中加入耐热填料、轻质隔热填料、成瓷填料、固化剂和工艺助剂，并加入稀释剂进行粘度调节，分散均匀后得到喷涂液；
[0031]采用空气喷涂的方式，将喷涂液喷涂于待喷涂表面；
[0032]采用空气喷涂的方式，将喷涂液喷涂于带喷涂表面的方法为：采用PQ
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1型吸上式喷枪，喷枪气压为0.35MPa～0.45Mpa，喷枪距喷待喷涂表面的距离为20cm～30cm，两次喷涂，间隔为0.5h～1h。
[0033]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0034](1)本专利技术创造性的提出一种化学交联型高性能自修复防热涂层，选用二硒化合物在环氧树脂中替代传统胺类固化剂，有效提高了防热涂层自修复功能；
[0035](2)本专利技术采用有机硅杂化酚醛气凝胶粉作为轻质隔热填料加在防热涂层体系中，实现了更好的隔热性能，同时给出了有机硅杂化酚醛气凝胶粉的制备方法；
[0036](3)本专利技术综合考虑多种影响因素，限定了各原料的配比及工艺参数，进一步提高了产物的性能。
附图说明
[0037]图1为本专利技术双(2
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氨苯基)二硒与酚醛环氧树脂的固化产物自修复机理；
[0038]图2为本专利技术实施例2所得有机硅杂化酚醛气凝胶粉示意图，其中(a)为实物照片，(b)为SEM图。
具体实施方式
[0039]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0040]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0041]基于二硒键温和灵敏的响应性二硒键在可见光照温和条件下可以实现动态交换反应，且可以在分子设计时较为方便的通过固化剂引入环氧树脂体系，制造具有自修复特性的高性能环氧树脂基防热涂层材料。本专利技术提供一种化学交联型高性能自修复防热涂层，本专利技术所提供的防热涂层适用于战术导弹武器弹体、舱段、空气舵面、固体火箭发动机等外表面的防热。本专利技术的防热涂层材料可以通过喷涂成型在金属壳体(带底漆)或者复合材料表面，粘接性能良好，有效的隔绝了外部热量和气动冲刷对飞行器外表面的侵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，其特征在于，包括如下质量份数的组分：2.根据权利要求1所述的一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，其特征在于，所述基体树脂为酚醛改性环氧树脂或亚甲基丁二酸环氧树脂中的一种以上；所述固化剂为二胺基二苯基二硒、二氨基二苯基甲酰胺代二丙基二硒醚或双(2
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氨苯基)二硒中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，其特征在于，所述耐热填料为玻璃粉、白炭黑、硅微粉、玻璃纤维、石英纤维或云母粉中的一种以上；所述轻质隔热填料为有机硅杂化酚醛气凝胶粉、空心玻璃微珠、酚醛空心小球或陶瓷空心小球中的一种以上；所述成瓷填料为三羟基倍半硅氧烷、八环氧基倍半硅氧烷、硼化锆、硼化钛、碳酸钙或聚硅氮烷中的一种以上；所述稀释剂为正丁醇、环己酮、异丙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯或丙酮中的一种以上；所述工艺助剂包括分散剂和偶联剂，其中分散剂为DISPERBYK系列中的高度枝化聚酯，偶联剂为KH
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550。4.根据权利要求3所述的一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，其特征在于，轻质隔热填料至少包含有机硅杂化酚醛气凝胶粉；所述有机硅杂化酚醛气凝胶粉的制备方法包括：在反应器中加入酚、醛、催化剂和第一溶剂进行反应，得到酚醛树脂；所述酚和醛的摩尔比为0.5～2.5，催化剂的摩尔量为酚的摩尔量的4～6％加入有机硅前驱体继续反应，并调节pH＝6.5～7.5；反应结束后抽真空，得到有机硅杂化酚醛树脂；将有机硅杂化酚醛树脂与六次甲基四胺混合后，加入第二溶剂，使所得混合物在密闭中空模具内进行反应，反应结束后常温干燥，得到有机硅杂化酚醛气凝胶粉。5.根据权利要求4所述的一种基于动态交换化学的自修复防热涂层，其特征在于，所述酚为苯酚、间甲酚、腰果酚或间苯二酚中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小飞，张炫烽，吴战武，葛仁奎，耿立艳，李琳，王国庆，王程豪，王兆良，詹国柱，
申请(专利权)人：上海航天化工应用研究所，
类型：发明
国别省市：