[发明专利]一种乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀防护涂层及其制备方法，该防护涂层由环氧改性有机硅树脂、乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂、填料等原料组分通过热固化得到；其制备方法是将乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂和环氧改性有机硅树脂溶于二甲基甲酰胺和/或丙酮，搅拌均匀后，加入填料，球磨粉碎、过筛，所得粉末与助剂搅拌均匀，用二甲苯调整粘度后，喷涂或涂刷至基体表面，加热固化，即得；该耐烧蚀防护涂层具有短时耐烧蚀效果好，力学性能优异，制备工艺简单，适合在大面积和复杂结构表面使用的优点；可用于航天器表面，防止高温气流对基体材料的直接损害，在耐烧蚀防热领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种耐烧蚀防护涂层，特别涉及一种乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀防护涂层及其制备方法，该耐烧蚀防护涂层能够用于飞行器表面，阻止高温热流对基体材料的直接损害，保护基材免于高温气流的冲刷，属于表面工程技术领域。

背景技术

当航天飞行器(导弹、火箭、飞船等)以高超音速冲出大气层和返回地面时，受大气阻滞和摩擦作用，会在表面产生严重的气动加热现象，其表面温度高达上千度；在这个温度范围内，作为飞行器结构材料的高强度金属和复合材料的力学性能将下降，甚至可能被高温烧穿。因此，必须采取防热隔热措施，以防止高温条件下结构材料的强度和刚度受到较大损失，同时保证舱内仪器设备正常工作，提高飞行可靠性。耐烧蚀防护涂层利用自身的相变吸热和质量交换来达到防热目的，由于防热效率高，工作可靠，适应流场变化能力强等优点，在航天器热防护中被广泛使用。

由酚醛树脂、环氧树脂或硅橡胶为基体的低密度烧蚀材料适用于高焓、低热流和长时间使用条件下的飞行器防热，是宇宙飞船返回舱和星际探测器中重要的耐烧蚀热防护材料。酚醛树脂基防热耐烧蚀涂层材料由高成碳率的酚醛树脂、增强纤维和受热分解的填料组成。由于酚醛树脂成本低、耐烧蚀、成碳率高和合适的填料能增强涂层强度，阻止和延缓涂层中有机树脂的分解速度，增强了涂层成碳层抗燃气的冲刷性能，使得酚醛树脂基防热耐烧蚀涂料成为航天器防热系统应用最广泛的关键防热材料。环氧树脂制得的耐烧蚀涂层虽然粘附力强，结合紧密，在防护强热气流冲刷上具有较好的性能，但耐热性较差，涂层的隔热效果不佳。硅橡胶防热涂层，虽然抗冲刷、烧蚀性能好，但是强度低、粘接性能差，在外力作用下容易脱粘、分层。左瑞霖等人(宇航材料工艺,2011,41(2):72-75)设计了一种环氧类防热涂层800℃的残炭率为51％，残炭率低，耐烧蚀性能较差。Zheng T L等人(ChineseJournal of Aeronautics,2005,18(4):372-377)以有机硅改性环氧树脂和酚醛树脂为成膜物，添加中空微球制得质量烧蚀率为0.11～0.18g·s^-1，其烧蚀性能优于一般耐烧蚀涂层，但无法满足航天温度高达上千度的气流冲刷。随着航天科技的发展，未来防热材料的发展对难燃、耐热性、耐烧蚀性提出更高的要求，需进一步提高基体树脂的耐热性和残碳率来满足此类材料的应用要求。因此，开发力学性能、耐烧蚀性能优异且制备方法简单的新型耐烧蚀防护涂层具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中耐烧蚀防护涂层存在不耐烧蚀、力学性能差、制备工艺复杂等缺陷，本发明的目的是在于提供一种耐烧蚀性能优异、隔热效果佳的耐烧蚀防热涂层，满足航天飞行器表面使用要求。

本发明的另一个目的是在于提供一种成本低、简便、高效的制备耐烧蚀防护涂层的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂/环氧改性有机硅树脂耐烧蚀防护涂层，其由以下质量百分比组分热固化而成：环氧改性有机硅树脂20～30％，乙炔苯偶氮联苯酚醛树脂5～12％，填料20～30％，助剂0.1～2％，溶剂30～40％。