某新型消融防熱涂料制備技術(shù)研究

楊曉明 石宏圖

摘 要：本文所研制的新型消融防熱涂料是以酚醛環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂作為主體成膜物質(zhì)，以低密度、低導(dǎo)熱材料作為主要隔熱填料。該防熱涂料的附著力達(dá)到一級水平，燒蝕性能好、導(dǎo)熱系數(shù)低，耐熱效果好。

關(guān)鍵詞：消融；防熱涂料；耐熱

引言

隨著先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器在射程、飛行速度、命中精度和突防能力等綜合性能的提高，新型號戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈飛行速度快，氣動(dòng)加熱加劇，溫度急升，這會導(dǎo)致導(dǎo)彈整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降和彈上設(shè)備元件在高溫環(huán)境下受到損壞，因此急需一種質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低和隔熱效果好的防熱涂料，本文通過材料共混改性，研制出一種密度低、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫且工藝實(shí)施性好的新型消融防熱涂料。

一、新型消融防熱涂料的制備

配方設(shè)計(jì)是決定防熱涂料各組份在其配方組成中的絕對數(shù)量和相對比例[1]。新型消融防熱涂料的配方則是采用酚醛環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂作為主體成膜物質(zhì)，空心微珠、海泡石粉、納米二氧化硅、膨脹珍珠巖粉作為填料，X-7、X-12與丙酮?jiǎng)t作為涂料的混合溶劑，固化劑為胺類固化劑。新型消融防熱涂料的制備主要包括稱量、預(yù)混、分散、砂磨、過濾及調(diào)漆過程[2]。

（1）稱量：按照一定的比例稱取原材料，并將主體樹脂、填料、溶劑分別裝入3個(gè)容器中；

（2）預(yù)混：用玻璃棒將樹脂、填料分別均勻混合；

（3）分散：將預(yù)混好的材料倒入分散機(jī)中，加入適量溶劑（溶劑總量的70%）高速分散30min（800r/min～1600r/min）；

（4）砂磨：將分散好的材料轉(zhuǎn)入砂磨機(jī)中，將剩余溶劑的一半倒入并加入適量的研磨介質(zhì)氧化鋯珠，高速（1000r/min～2000r/min）研磨4h以上；

（5）過濾：將砂磨好的混合物用過濾網(wǎng)過濾，過濾時(shí)可加入適量的剩余溶劑清洗；

（6）調(diào)漆：向過濾好的涂料中加入剩余的溶劑，攪拌均勻。

通過以上步驟所得到的為新型消融防熱涂料甲組份，乙組份則為胺類固化劑，將甲組份與已組份按照一定的配比進(jìn)行調(diào)配則得到新型消融防熱涂料。

二、新型消融防熱涂料的性能指標(biāo)

新型消融防熱涂料的主要性能包括漆膜密度、柔韌性、附著力、沖擊強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)、燒蝕性能以及耐高低溫性能等。其具體性能指標(biāo)參數(shù)見表1所示：

新型消融防熱涂料的主要性能指標(biāo)中的漆膜密度相對于傳統(tǒng)的防熱涂層密度（1.8g/cm3）密度降低了50%，對后期彈體結(jié)構(gòu)件熱防護(hù)減重設(shè)計(jì)具有重要意義；導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于一般防熱涂料導(dǎo)熱系數(shù)（0.35W/（m·K）），可以應(yīng)用于中高馬赫數(shù)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的彈體熱防護(hù)，為未來戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈熱防護(hù)提供技術(shù)保障。

圖1A是按GB/T1720-1988進(jìn)行漆膜附著力測定，按圓滾線劃痕范圍內(nèi)的漆膜完整程度進(jìn)行評定，附著力達(dá)到1級；圖1B按 GB/T1732-1993進(jìn)行漆膜沖擊強(qiáng)度測試，漆膜在50kg.cm沖擊下，沖擊處無裂紋，狀態(tài)良好。圖1C為漆膜干燥好的試件，該試件經(jīng)在馬弗爐中高溫750℃，保溫5min后，得圖1D所示圖片，從圖D可見漆膜均勻炭化且無起泡、脫落現(xiàn)象，狀態(tài)良好。

三、結(jié)論

該新型消融防熱涂料密度低，滿足導(dǎo)彈彈體減重的要求；結(jié)合力強(qiáng)，滿足導(dǎo)彈飛行過程氣動(dòng)沖刷的要求；導(dǎo)熱系數(shù)低，滿足中高馬赫數(shù)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈彈體熱防護(hù)要求；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，滿足導(dǎo)彈存放及應(yīng)用的環(huán)境要求；工藝性能優(yōu)良，滿足導(dǎo)彈涂裝、施工工藝實(shí)施符合性的要求；相容配套性好，滿足導(dǎo)彈涂裝工程化應(yīng)用的要求；且該涂料體系采用復(fù)合混合溶劑，涂料VOC的含量低，實(shí)現(xiàn)涂料的高固體份；新型消融防熱涂料的綜合性能指標(biāo)優(yōu)良，能夠滿足中高馬赫數(shù)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈熱防護(hù)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]沈春林 涂料配方手冊.北京：中國石化出版社，2000

[2]譚竹洲等 涂料工藝.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997

（作者單位：1.貴州航天風(fēng)華精密設(shè)備有限公司；2.中國人民解放軍駐3531廠軍事代表室）