聚硅氧烷-聚酰亚胺-聚脲共聚物、制备方法以及隔热涂层及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚硅氧烷

【技术实现步骤摘要】
聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物、制备方法以及隔热涂层及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物、制备方法以及隔热涂层及制备方法，属于防隔热


技术介绍

[0002]火箭/导弹发动机燃气温度可高达3000K。大推力运载火箭在点火过程中，高温、高速、欠膨胀燃气流作用在发射筒筒体后段内部，导致发射筒体会承受高压、高温燃气冲击。虽然有壳体的保护，火源附近壳体内部的设备仍然会暴露于高强度的热流冲击下，箭体内部仪器表面的峰值热流密度可能高达500KW/m2，表面温度最高可达1500℃以上，如此高的热流辐射会对火箭/导弹内部设备，尤其是电子设备的可靠性产生不利影响。为了保证仪器设备在发动机喷流高温辐射、回流加热以及舱内高温部件的辐射加热环境下的可靠工作，需要对仪器表面进行热防护处理。
[0003]目前通常采用的热防护方法是：在阻燃无机织物表面多次喷涂、浸渍隔热涂层，从而形成具有一定厚度的隔热套体，从而在仪器/设备表面形成隔热保护套体。因为火箭/导弹内部的仪器设备有快速检修的需求，因此要求隔热保护套体需要足够柔软，以实现快速拆卸安装；出于轻量化的考虑，隔热保护套体需要足够轻薄且具有优良的阻燃、隔热性能。目前用于火箭/导弹内部仪器的隔热涂层一般以聚氨酯作为涂层基体，这是因为聚氨酯涂层具备良好的力学强度、柔软性、成型工艺性，绝缘性、低热导率等一系列优点。通过在聚氨酯树脂内部添加阻燃剂和增强相，可以实现良好的隔热防护效果。然而，由于聚氨酯本身的耐热性能不足，在高热流强度下，涂层基体热分解严重，残碳率不高，形成的隔热碳层不够致密，这些问题都影响了传统聚氨酯隔热涂层的隔热效果。此外，聚氨酯本身是易燃的，为了达到良好的阻燃效果，必须添加大量的阻燃填料，这些阻燃填料使涂层的力学性能下降，吸潮性增加，涂层密度增加，这些对于隔热涂层的应用效果都是极为不利的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物、制备方法以及隔热涂层及制备方法，以该新型聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物为基体，含有无机阻燃填料的柔性耐火隔热涂层在低温
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70℃柔韧性良好，热稳定性高，在500kw/m2的热流辐射下能形成膨胀且致密的泡沫碳层起到良好的隔热效果。
[0005]本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0006]一种聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物，所述共聚物结构式如下所示：
[0007][0008]其中：
[0009]n1，n2，n3均为大于或等于1的整数；
[0010]R1，R2独立地选自C1～C12的烷基或芳基；
[0011]U为二价基团，含有二异氰酸酯单体中除异氰酸根以外的部分；
[0012]V为四价基团，含有脂环基团、芳香基团、醚、砜、硫醚或羰基中的一种或几种。
[0013]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物中，所述二价基团U选自下列基团中的一种或几种：
[0014][0015]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物中，所述四价基团V选自下列基团中的一种或几种：
[0016][0017]其中，W为二价基团，选自下列基团中的一种或几种：
[0018][0019]其中，n为1～20的整数。
[0020]上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
‑
聚脲共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0021](1)、制备主链含聚硅氧烷结构的异氰酸根封端的聚脲预聚体，包括：
[0022]在通保护气体的反应器内，加入二异氰酸酯和溶剂A，搅拌使二异氰酸酯溶解；
[0023]将双官能度氨基封端的聚硅氧烷和溶剂B混合均匀滴加至反应器内，滴加过程中反应器内维持搅拌，反应器内温度为5～10℃，滴加完毕后继续反应1～2小时；
[0024]反应结束后减压蒸馏除去反应体系中的溶剂和低沸点物质；
[0025]其中，反应原料中异氰酸根与氨基的摩尔比为1.5～2:1；
[0026](2)、采用制备得到的聚脲预聚体制备聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物，包括：
[0027]在通有保护气体的反应器内，将四羧酸二酐和所述聚脲预聚体溶解在溶剂C中；
[0028]加入反应物总质量0.5～1％的叔胺催化剂，升温至80～100℃回流反应0.5～2小时，得到聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物溶液；
[0029]其中，四羧酸二酐和聚脲预聚体中异氰酸根的摩尔比为1:1.1～1.2。
[0030]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法中，所述步骤(1)中控制双官能度氨基封端的聚硅氧烷和溶剂B混合溶液的滴加速度为：每分钟滴加混合溶液总质量的2％～5％。
[0031]所述步骤(1)滴加过程中反应器内维持搅拌，搅拌速度为200～500r/s。
[0032]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法中，所述步骤(1)中减压蒸馏在80～130℃，
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0.08～
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0.098MPa真空度下进行。
[0033]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法中，所述溶剂A为四氢呋喃、二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丁酯或甲酸甲酯中的一种或其组合；
[0034]所述溶剂B为氯仿、甲苯、二甲苯、环己烷、己烷或石油醚中的一种或其组合；
[0035]所述溶剂C为N,N
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二甲基甲酰胺DMF、N,N
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二甲基乙酰胺DMAc、N
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甲基吡咯烷酮NMP或二甲基亚砜DMSO中的一种或其组合；
[0036]所述保护气体为氮气或氩气。
[0037]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、1,4
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双
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(异氰酸酯甲基)苯XDI、萘二异氰酸酯NDI、甲基环己基二异氰酸酯HTDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、己二异氰酸酯HDI、异氟尔酮
二异氰酸酯IPDI或1,4
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双(异氰酸酯甲基)苯其中的一种或其组合.
[0038]在上述聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法中，所述双官能度氨基封端的聚硅氧烷具有如下所示的结构：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物，其特征在于，所述共聚物结构式如下所示：其中：n1，n2，n3均为大于或等于1的整数；R1，R2独立地选自C1～C12的烷基或芳基；U为二价基团，含有二异氰酸酯单体中除异氰酸根以外的部分；V为四价基团，含有脂环基团、芳香基团、醚、砜、硫醚或羰基中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物，其特征在于，所述二价基团U选自下列基团中的一种或几种：3.根据权利要求1所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物，其特征在于，所述四价基团V选自下列基团中的一种或几种：其中，W为二价基团，选自下列基团中的一种或几种：
其中，n为1～20的整数。4.权利要求1～3任一项所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、制备主链含聚硅氧烷结构的异氰酸根封端的聚脲预聚体，包括：在通保护气体的反应器内，加入二异氰酸酯和溶剂A，搅拌使二异氰酸酯溶解；将双官能度氨基封端的聚硅氧烷和溶剂B混合均匀滴加至反应器内，滴加过程中反应器内维持搅拌，反应器内温度为5～10℃，滴加完毕后继续反应1～2小时；反应结束后减压蒸馏除去反应体系中的溶剂和低沸点物质；其中，反应原料中异氰酸根与氨基的摩尔比为1.5～2:1；(2)、采用制备得到的聚脲预聚体制备聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物，包括：在通有保护气体的反应器内，将四羧酸二酐和所述聚脲预聚体溶解在溶剂C中；加入反应物总质量0.5～1％的叔胺催化剂，升温至80～100℃回流反应0.5～2小时，得到聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物溶液；其中，四羧酸二酐和聚脲预聚体中异氰酸根的摩尔比为1:1.1～1.2。5.根据权利要求4所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中控制双官能度氨基封端的聚硅氧烷和溶剂B混合溶液的滴加速度为：每分钟滴加混合溶液总质量的2％～5％。所述步骤(1)滴加过程中反应器内维持搅拌，搅拌速度为200～500r/s。6.根据权利要求4所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中减压蒸馏在80～130℃，
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0.08～
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0.098MPa真空度下进行。7.根据权利要求4所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法，其特征在于，所述溶剂A为四氢呋喃、二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丁酯或甲酸甲酯中的一种或其组合；所述溶剂B为氯仿、甲苯、二甲苯、环己烷、己烷或石油醚中的一种或其组合；所述溶剂C为N,N
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二甲基甲酰胺DMF、N,N
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二甲基乙酰胺DMAc、N
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甲基吡咯烷酮NMP或二甲基亚砜DMSO中的一种或其组合；所述保护气体为氮气或氩气。8.根据权利要求4所述的聚硅氧烷
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聚酰亚胺
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聚脲共聚物的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、1,4
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【专利技术属性】
技术研发人员：王国辉，付继伟，陈红波，于霖，林三春，刘金峰，王筱宇，李玉山，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：