高性能隔热涂料、涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高性能隔热涂料、涂层及其制备方法，属于复合材料技术领域。在固化后的硅橡胶溶液中加入微米级的陶瓷粉体、短切纤维和空心微球，经过过滤干燥等处理，得到自制组合物A；将硅橡胶溶液与硅橡胶生胶溶液混合，得到自制组合物B；制备固化剂的溶液即自制组合物C；将自制组合物A、B、C混合并调节粘度，制备得到高性能隔热涂料。利用该高性能隔热涂料制备出性能优良的隔热涂层，解决现有隔热涂层组成不均匀、固化易分相、基体强度差的问题。基体强度差的问题。基体强度差的问题。

【技术实现步骤摘要】
高性能隔热涂料、涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种高性能隔热涂料、涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着飞行器飞行速度的提高，表面气动加热现象增加，表面温度可达500℃以上，为保证飞行器正常工作，需要热防护材料进行隔热。现阶段，国内外热防护涂层材料品种较多，广泛应用于航天产品，其基体材料主要为环氧树脂、氯磺化聚乙烯、酚醛、环氧
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聚氨酯、聚硫
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环氧和硅树脂等。但现有隔热涂层在实际应用时存在涂层密度高，组成分布不均匀，固化易分相，隔热效果差，耐热温度低，基体强度低，高温下极易产生开裂、脱落等问题，甚至失去热防护功能；此外，现有隔热涂层还存在喷涂时一次性成膜厚度低，需多次反复施工，生产效率低。因此，为满足飞行器隔热需求，急需专利技术一种高性能隔热涂料及其涂层。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种高性能隔热涂料、涂层及其制备方法，解决现有隔热涂层组成不均匀、固化易分相、基体强度差的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]本专利技术第一方面提出一种高性能隔热涂料的制备方法，具体步骤如下：
[0006]1)将固化后的硅橡胶加入到非极性有机溶剂A中溶解，制备成质量分数5％～20％的硅橡胶溶液；
[0007]2)向所述硅橡胶溶液中加入均为微米级的陶瓷粉体、短切纤维和空心微球，并缓慢分散均匀，得到硅橡胶溶液混合物；
[0008]3)将所述硅橡胶溶液混合物倒入至连续搅拌的极性有机溶剂B中，倒入完毕后，继续搅拌一段时间，过滤并将过滤物干燥，得到自制组合物A；
[0009]4)将硅橡胶生胶加入到所述非极性有机溶剂A中溶解，制备成质量分数1％～5％的硅橡胶生胶溶液；
[0010]5)将所述硅橡胶溶液与所述硅橡胶生胶溶液以(1～2):10的质量比混合，得到自制组合物B；
[0011]6)将用于所述硅橡胶生胶的固化剂加入至溶剂C中，配制成浓度30％～60％的溶液，即得自制组合物C；
[0012]7)将所述自制组合物B加入至所述自制组合物A中，缓慢搅拌均匀后，再加入所述自制组合物C，缓慢搅拌均匀，并用溶剂C调节涂料粘度至所需范围，制备得到高性能隔热涂料。
[0013]优选地，所述非极性有机溶剂A选用甲苯、四氯化碳、汽油的一种。
[0014]优选地，所述陶瓷粉体为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷中的一种或任意比组合物。
[0015]优选地，所述短切纤维为陶瓷纤维、碳纤维、芳纶纤维的一种或任意比组合物。
[0016]优选地，所述短切纤维长度为100～1000μm。
[0017]优选地，所述空心微球为空心酚醛球、空心玻璃球的一种或组合物。
[0018]优选地，步骤2)中硅橡胶、陶瓷粉体、短切纤维和空心微球的质量比为(10～20):(1～2):(1～2):(10～30)。
[0019]优选地，步骤3)中搅拌转速为50～200r/min，继续搅拌1～5min。
[0020]优选地，所述极性有机溶剂B选用乙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一种。
[0021]优选地，所述极性有机溶剂B的体积是硅橡胶溶液混合物体积的至少2倍。
[0022]优选地，所述固化剂选用有机锡作催化剂、正硅酸乙酯作交联剂。
[0023]优选地，所述溶剂C与所述非极性有机溶剂A互溶且不反应，选用环己烷或乙酸丁酯。
[0024]优选地，步骤7)中所述自制组合物A、B、C的质量比为100:(10～50):(0.1～2)。
[0025]本专利技术第二方面提出一种高性能隔热涂料，由本专利技术第一方面提出的方法制备得到。
[0026]本专利技术第三方面提出一种高性能隔热涂层的制备方法，基于本专利技术第一方面提出的方法制备的高性能隔热涂料来制备一种高性能隔热涂层，包括以下步骤：
[0027]1)将所述高性能隔热涂料用非极性有机溶剂A进行稀释，其中非极性有机溶剂A的用量为高性能隔热涂料用量的至少3倍，得到表面处理液；然后使用刮涂工具，将表面处理液均匀涂抹至所需防护的物体表面，直至完全覆盖后，自然晾干，完成预处理；
[0028]2)使用刮涂工具，将所述高性能隔热涂料均匀刮涂至步骤1)已经完成预处理的物体表面，每层刮涂厚度不超过2mm，每层刮涂间隔不小于10分钟；完全刮涂结束后，室温干燥不少于48小时或者40～60℃干燥不少于24小时，得到高性能隔热涂层。
[0029]本专利技术第四方面提出一种高性能隔热涂层，由本专利技术第三方面提出的方法制备得到。
[0030]本专利技术取得的有益效果如下：
[0031]1)本专利技术在制备高性能隔热涂料时，使用非极性有机溶剂A能够使硅橡胶被溶解，使用极性有机溶剂可以使溶解的硅橡胶再次析出；由于极性有机溶剂B一直在搅拌，使得析出的硅橡胶可以包裹在陶瓷粉体、短切纤维以及空心球表面，最终使得三种填料均匀分散在析出的硅橡胶之中，其中溶剂B的体积最好大于硅橡胶溶液体积，目的是将硅橡胶溶液中的硅橡胶完全析出；考虑到固化剂的加入量很小，直接加入很容易造成称量不准确、混合不均匀，因此先将固化剂溶于溶剂C中，可以有效解决这一问题。陶瓷粉体主要是颗粒增强作用，使硅橡胶强度更高，同时更耐烧蚀；短切纤维主要是纤维增强作用，增强涂层韧性，避免烧蚀后基体开裂；空心微球主要是起到隔热填料的作用。本专利技术所制备的隔热涂料及隔热涂层，其中的陶瓷粉体、短切纤维和空心微球等在硅橡胶中组成分布非常均匀，且不会在使用中发生分相、沉淀、析出等现象。
[0032]2)本专利技术在制备隔热涂层时，非极性有机溶剂A将涂料稀释3倍以上得到极稀溶液，此时溶液中含有充分溶解的硅橡胶，涂覆在物体表面后，随着溶剂挥发，硅橡胶可以粘附在待涂覆表面，起到界面处理的效果。制备过程中，通过包覆处理使得增强填料与硅橡胶之间结合强度高，且分散均匀，而且自制组合物B中含有的硅橡胶生胶加入之后进行二次固
化，进一步加强硅橡胶的强度，大大提高了硅橡胶基体强度，通过表面处理液的使用，在物体表面首先覆盖一层硅橡胶膜，使涂层与物体表面结合强度高，不会因为受热、热膨胀系数不匹配等产生涂层的剥离、脱落等现象。
[0033]3)本专利技术所制备的隔热涂层，长时耐温大于500℃，短时耐温大于650℃，密度小于0.6g/cm3，室温导热系数低于0.08W/(mK)，室温拉伸强度大于1.0MPa，性能优异。
附图说明
[0034]图1是本专利技术的一种高性能隔热涂料的制备流程图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。
[0036]实施例1
[0037]本实施例公开一种高性能隔热涂料的制备方法，具体步骤如下：
[0038]1)将固化后的硅橡胶加入到四氯化碳中溶解，制备成质量分数为5％硅橡胶的四氯化碳溶液；
[0039]2)向所述硅橡胶的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将固化后的硅橡胶加入到非极性有机溶剂A中溶解，制备成质量分数5％～20％的硅橡胶溶液；2)向所述硅橡胶溶液中加入均为微米级的陶瓷粉体、短切纤维和空心微球，并缓慢分散均匀，得到硅橡胶溶液混合物；3)将所述硅橡胶溶液混合物倒入至连续搅拌的极性有机溶剂B中，倒入完毕后，继续搅拌一段时间，过滤并将过滤物干燥，得到自制组合物A；4)将硅橡胶生胶加入到所述非极性有机溶剂A中溶解，制备成质量分数1％～5％的硅橡胶生胶溶液；5)将所述硅橡胶溶液与所述硅橡胶生胶溶液以(1～2):10的质量比混合，得到自制组合物B；6)将用于所述硅橡胶生胶的固化剂加入至溶剂C中，配制成浓度30％～60％的溶液，即得自制组合物C；7)将所述自制组合物B加入至所述自制组合物A中，缓慢搅拌均匀后，再加入所述自制组合物C，缓慢搅拌均匀，并用溶剂C调节涂料粘度至所需范围，制备得到高性能隔热涂料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非极性有机溶剂A选用甲苯、四氯化碳、汽油的一种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉体为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷中的一种或任意比组合物；所述短切纤维为陶瓷纤维、碳纤维、芳纶纤维的一种或任意比组合物，所述短切纤维长度为100～1000μm；所述空心微球为空心酚醛球、空心玻璃球的一种或组合物；步骤2)中硅橡胶、陶瓷粉体、短切纤维和空心微球的质量比为(10～20):(1～2):(1～2):(10～30)。4.如权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓波，王孟，苗镇江，何沐，赵成博，黄娣，张雅倩，李文静，张凡，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：