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)