[发明专利]一种双重自修复的外防热涂层

说明书

本发明涉及防热涂料技术领域，具体为一种双重自修复的外防热涂层，采用硅氧烷树脂与双硫扩链剂反应，得到含双硫结构的树脂基体，利用双硫键置换反应实现对涂层中微裂纹的化学修复，引入热膨胀微球，利用其加热后外壳软化，内部气体受热膨胀，对涂层裂纹进行填充，从而实现对涂层裂纹的物理修复。通过膨胀微球含量、自修复温度和自修复时间的调控，显著提高涂层修复速率。同时结合对工艺的调控，使膨胀微球膨胀后外壳保持完整，既保证了涂层良好的机械性能，又可减轻涂层重量，起到隔热防热效果。

技术领域

本发明属于智能高分子材料领域及防热涂料领域，涉及一种双重自修复的外防热涂层。

背景技术

航天飞行器在飞行过程中，由于与空气摩擦产生的气动加热效应，各部件在高热流、长时间的气流冲刷下，易导致飞行器壳体力学性能下降，必要的外防护材料是保证安全飞行的重要保障。外防热涂层在面对剧烈的气动加热时，可以起到隔热防热效果，阻止热量向弹(箭)内部传输。

目前市场上的防热涂层以酚醛树脂、环氧树脂和硅氧烷等为基体树脂，依靠添加空心玻璃微球来降低涂层的热导率，但是这类涂料机械混合过程中导致空心玻璃微球破碎率很高，而采用聚合物为基体的热膨胀微球，不但在混合过程中不会破坏微球的完整性，而且良好的回弹性可以承受多次循环加压/卸压而不破裂。同时通过控制工艺参数，利用其优异的发泡性能，实现对涂层内缺陷的自修复，从而达到既能满足基本的隔热和耐烧蚀要求，同时通过自修复减少由于微裂纹等局部缺陷引起的飞行不稳定性。

热膨胀微球在一定温度下通过外壳软化，内部气体受热膨胀，微球体积增大而对微裂纹起到填充作用，实现物理自修复。同时由于外壳气密性，膨胀后完整的球形结构保证了涂层良好的机械性能。其外压和微球内气体压力增加之间的一个微妙平衡，可以发泡，发泡后仍是一完整的密闭体，不会破坏涂层结构，同时可减轻涂层重量。

热膨胀微球目前主要用于隔热、隔音和保温涂料中，而在自修复领域则未见报道。

专利CN201911307875.5公开了一种苯乙烯-丙烯酸酯涂料，加入热膨胀微球混合成型后，材料弹性阻尼性能更好、隔音性能优异，回弹性能更强；

专利CN202010814830.3提供一种水性隔声减震保温涂料制备方法，热膨胀微球1-20份，得到的涂料硬度较高，并具有吸音、阻尼减震、防水、防潮等功能，是发展绿色建筑重要的组成部分。

专利CN201910143502.2提供了一种用于汽车外壳的隔热涂料，先制备了热膨胀中空微球，然后制备了硬脂酸改性纳米铈酸钇粉末，再通过喷雾沉积将纳米铈酸钇粉末负载于中空微球表面，形成核壳隔热填料，进一步与树脂体系混合，得到隔热涂料。添加的25-30份热膨胀中空微球核层，受热膨胀来增加涂料内部的空气量而起到隔热效果。

发明内容

可见，现有技术的外防热涂料中虽然采用膨胀微球，但是目的是为了起到隔热防热效果，本发明提出一种用于弹箭的外防热自修复涂料及制备方法，以含双硫键的硅氧烷作基体树脂，通过双硫置换反应作为化学修复手段，以膨胀微球的加热膨胀作为物理修复手段，两者共同作用进而显著提高涂层的自修复速率和效率。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：

一种双重自修复的外防热涂层，该涂层为，在双硫结构的树脂基体内，加入经加热后膨胀且对涂层裂纹能够进行填充的膨胀微球。

一种双重自修复的外防热涂层的修复方法，将硅氧烷树脂与双硫扩链剂反应，得到含双硫结构的树脂基体，利用双硫键置换反应实现对涂层中微裂纹的化学修复，引入热膨胀微球，利用其加热后外壳软化，内部气体受热膨胀，对涂层裂纹进行填充，从而实现对涂层裂纹的物理修复。

本发明相对于现有技术相比，具有如下优点：