[发明专利]一种防热涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种防热涂料及其制备、使用方法，特别是一种耐温、耐磨、抗冲刷烧蚀的防热涂料及其制备和应用。

背景技术

由于现代军事作战的需要，对武器系统的要求越来越高，武器发射过程中，发射筒内壁材料承受越来越严酷的高压、高温气动热冲击。部分武器发射试验过程中，在高速燃气流冲击的同时，还会伴有大量的高温高压固体粒子冲刷发射筒内壁，并且发射筒须达到经过简单处理就可重复使用的要求；另一方面，很多武器采用“燃气-活塞式”弹射方式，其主要特点为：结构比较简单，弹射过程为全行程，有利于弹射过程中弹药过载和出筒速度控制，发射筒径向尺寸较小，对发射筒内壁尺寸精度和粗糙度要求高，并且燃气发生器必须安装在发射筒底部，发射筒长度加长，燃气直接作用在发射筒内，对发射筒内壁耐热性能和抗冲刷性能要求很高。

综上，发射筒内壁防热涂料不仅要具备优良的抗冲刷烧蚀性能，而且需涂料的硬度及耐磨性能达到较高标准。

发明内容

本发明目的在于提供一种耐温、耐磨、抗冲刷烧蚀的发射筒内壁防热涂料及其制备、使用方法，解决特定飞行环境下武器的热防护问题。这种涂料成型后具有较高的表面质量，0.3mm厚度即可耐出口温度1500K，流速2200m/s，流量8kg/s，0.5s内的两次发动机重复烧蚀冲刷。

一种防热涂料，由环氧酚醛树脂、三氧化二铬、氢氧化铝、氧化锆、白炭黑和导电炭黑组成，其质量比分别为40～50％∶10～12％∶25～35％∶5～10％∶5～6％∶2～3％∶3％～4％，其制备的方法为：

第一步，按照10～12％∶25～35％∶5～10％∶5～6％∶2～3％∶3％～4％的质量比称量三氧化二铬、氢氧化铝、氧化锆、白炭黑、导电炭黑五种粉料；

第二步，将五种粉料初步混合并放入60℃的烘箱中烘烤4h以上；

第三步，按照40～50％的质量比称量环氧酚醛树脂；

第四步，将烘干后的粉料加入到环氧酚醛树脂中，少量多次加入无水乙醇并不断搅拌揉和至均匀状态，制成涂料半成品；

第五步，将上述涂料半成品过100目筛子，并将筛子上残留的残渣、结块等研磨粉碎后滤至涂料中；

第六步，加入适量无水乙醇将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；

防热涂料配好后，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在干净的发射筒内表面，喷涂压力0.2～0.4MPa，喷枪与发射筒内表面距离300～400mm，每遍喷涂厚度控制0.05～0.1mm，第一遍喷涂结束后在室温条件下晾20min，再进行第二遍喷涂，如此反复直至达到0.4±0.1mm的厚度，室温晾置2h后按以下固化制度执行：

以0.5℃/min的升温速率从室温升到40℃后保温2小时，升到60℃后保温1小时，升到80℃后保温2小时，升到100℃后保温1小时，升到110℃保温1小时，最后自然降温至45℃。

涂料中选用的环氧酚醛树脂不仅具有环氧树脂优异的粘接性能和韧性、酚醛树脂高残炭率带来的耐温抗烧蚀性能，而且该树脂在高温下的质量损大极小，2500℃以上可以得到类似硼的氮化物结构，该结构与涂料所选填料会在涂层表面共同形成致密保护层，该保护层能有效阻挡粒子的冲刷，并吸收高温粒子的热量，防止对底层材质的破坏。

该防热涂料选用多种耐温、耐磨填料混和，而且所选填料粒径小、比表面积大，其中白炭黑和氢氧化铝均为纳米级，通过调整各填料与树脂配比得到相容性最佳涂料体系，体系细腻稳定，可成型出高硬度、高表面光洁度的抗烧蚀冲刷防热涂层。

具体实施方式

实施例一

一种防热涂料，由环氧酚醛树脂、三氧化二铬、氢氧化铝、氧化锆、白炭黑、导电炭黑组成，其质量比分别为40％∶10％∶33％∶7％∶5％∶2％∶3％，称量质量分别为120g∶30g∶66g∶21g∶15g∶6g∶9g，其制备的方法为：

第一步，用电子天平称取三氧化二铬、氢氧化铝、氧化锆、白炭黑、导电炭黑五种粉料，其质量分别为30g∶66g∶21g∶15g∶6g∶9g；

第二步，将五种粉料初步混合并放入60℃的烘箱中烘烤4h以上；

第三步，用电子天平称取环氧酚醛树脂120g；

第四步，将烘干后的粉料加入到环氧酚醛树脂中，少量多次加入无水乙醇并不断搅拌揉和至均匀，制成涂料半成品；

第五步，将上述涂料半成品过100目筛子，并尽可能多的将筛子上残留的残渣、结块等研磨粉碎后滤至涂料中；

第六步，加入适量无水乙醇将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；