技术领域
[0001] 本
发明涉及一种防隔热涂料及其制备方法和应用，特别是一种能够经受长时、高温、高速
气动热烧蚀的防隔热涂料及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着武器装备飞行速度的提高、射程的增加以及大气层内飞行时间的延长，
飞行器承受的热环境日益严苛。在高温、高速气流的冲刷作用下，基于烧蚀消耗机理的传统防热涂层表现出涂层线烧蚀量大、烧蚀外形粗糙、不平整等问题。另一方面飞行器轻质化的设计理念，对防热涂层的防热效率提出更高要求。
[0003] 在《
复合材料·创新与可持续发展(上册)》的文章《防热涂层FT-22的研制及应用》中，论述了FT-22防热涂层试片气动加热烧蚀试验的试验条件、试片模型以及
风洞试验结果。“试验采用轨道模拟试验，试验条件为表面最高
温度为1008℃，时间为79s。试片模型是底材为5mm厚的铸镁平板，涂层厚度约3mm，尺寸为150mm×150mm，一面经打磨粗糙，用
溶剂清洗干净，先
喷涂底漆，再喷涂FT-22防热涂料。”关于FT-22防热涂层的风洞实验结果，文中是这样论述的：“风洞试验结果可以看出，FT－22防热涂层经烧蚀后，表面最高温度从1008℃降低到160℃，并且表面平整
碳化、出现小裂纹，没有任何剥落、坑蚀的现象，说明FT-22防热涂层具有良好的耐高温隔热效果，烧蚀形成的炭化层热导率低、抗冲刷性能优异，满足试片背温小于250℃的要求。”而新一代飞行器高速飞行时表温将超过1000℃，时间长达数百秒，新型号飞行器防热涂层的设计厚度却仅为2mm，对涂层的耐温性能与防热效率提出了极高要求，文章中提到的防热涂料是传统防热涂料的典型代表，已不能满足新一代航空航天产品的防热需求。
发明内容
[0004] 本发明目的在于提供一种经受长时、高温、高速气动热烧蚀的的中温
固化防热涂料及其制备使用方法，解决特定飞行环境下飞行器的热防护问题以及施工工艺问题。
[0005] 该涂层涂覆于零件表面，2mm厚度即可经受住1000-1200℃的燃气流烧蚀冲刷，持续200s后零件背面温度低于200℃，涂层烧蚀表面光滑平整，无任何裂纹、剥落等现象，很好的体现了该涂料气动热条件下
烧结维形的特点及高效防隔热的优势。
[0006] 一种防隔热涂料，由有机
硅改性酚
醛树脂、空心陶瓷微球(粒径40μm-100μm)、偏
硼酸钡(细度200目-400目)、蛭石粉(
密度100-350kg/m3)、聚
磷酸铵APP1000及有机
膨润土组成，其
质量比为35～40％：10～12％：10～12％：15～18％：10～15％：8～10％，其制备的方法为：
[0007] 第一步，按照10～12％：10～12％：15～18％：10～15％：8～10％的质量比称量空心陶瓷微球(粒径40μm-100μm)、偏硼酸钡(细度200目-400目)、蛭石粉(密度100-350kg/3
m)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土五种粉料；
[0008] 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；
[0009] 第三步，按照35～40％的质量比称量有机硅改性
酚醛树脂；
[0010] 第四步，将烘干后的粉料加入到有机硅改性酚醛树脂中，少量多次加入丙
酮并不断搅拌揉和至均匀状态，制成涂料半成品；
[0011] 第五步，将上述涂料半成品通过100目筛子过滤，并将筛子上残留的残渣、结
块等
研磨粉碎后滤至涂料中；
[0012] 第六步，加入适量丙酮将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
[0013] 防热涂料配好后，用普通气动
喷枪将配制好的涂料喷涂在清洁的零件表面(可进行
喷砂或打磨处理)，喷涂压
力0.2～0.4MPa，喷枪与零件表面距离200～300mm，每遍喷涂厚度控制0.1～0.2mm，第一遍喷涂结束后在常温条件下晾置60min，再进行第二遍喷涂，晾置60min后再喷涂，重复进行喷涂-晾置过程，直至达到规定的厚度2.0±0.2mm，最后将零件放入烘箱，120℃条件下烘烤4h，涂料完成固
化成型。
[0014] 涂料中选用的有机硅改性酚醛树脂，集合了酚醛树脂耐高温、抗烧蚀的性能优势与有机硅树脂优异的力学性能和耐候性，它与涂料所选填料在气动热环境下会在涂层表面共同作用形成致密保护层，该保护层能有效阻挡热气流的烧蚀冲刷，并吸收高温粒子的热量，从而起到对底层材质的热防护与热隔离。由于所选用树脂基体和多种耐温、耐磨填料的共同作用，该防热涂料成型2mm厚度即可抵抗高
马赫数、高
焓值(达2000kJ/kg)热气流环境的长时间(数百秒)烧蚀冲刷，最高表温可达上千摄氏度，烧蚀表面光滑平整，并且在没产生剥蚀、开裂、鼓包等任何烧蚀问题的同时起到了优异的隔热效果。该涂料可以满足多项航空航天产品的防热需求。
具体实施方式
[0016] 一种防隔热涂料，由有机硅改性酚醛树脂、空心陶瓷微球(粒径60μm-100μm)、偏硼酸钡(300目)、蛭石粉(密度200kg/m3)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土组成，其质量比分别为35％：10％：12％：18％：15％：10％，称量质量分别为350g：100g：120g：180g：150g：100g，其制备的方法为：
[0017] 第一步，用
电子天平称取空心陶瓷微球(粒径60μm-100μm)、偏硼酸钡(300目)、蛭石粉(密度200kg/m3)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土组成，其质量比分别为10％：12％：18％：15％：10％，称量质量分别为100g：120g：180g：150g：100g；
[0018] 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；
[0019] 第三步，用电子天平称取有机硅改性酚醛树脂350g；
[0020] 第四步，将烘干后的粉料加入到有机硅改性酚醛树脂中，少量多次加入丙酮并不断搅拌揉和，制成涂料半成品；
[0021] 第五步，将上述涂料半成品通过100目筛子过滤，并将筛子上残留的残渣、结块等研磨粉碎后滤至涂料中；
[0022] 第六步，加入适量丙酮将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
[0023] 防热涂料配好后，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在清洁的零件表面(可进行喷砂或打磨处理)，喷涂压力0.2～0.4MPa，喷枪与零件表面距离200～300mm，每遍喷涂厚度控制0.1～0.2mm，第一遍喷涂结束后在常温条件下晾置60min，再进行第二遍喷涂，晾置60min后再喷涂，重复进行喷涂-晾置过程，直至达到规定的厚度2.0±0.2mm，最后将零件放入烘箱，120℃条件下烘烤4h，涂料完成固化成型。
[0024] 实施例二
[0025] 一种防隔热涂料，由有机硅改性酚醛树脂、空心陶瓷微球(粒径40μm-80μm)、偏硼酸钡(250目)、蛭石粉(密度300kg/m3)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土组成，其质量比分别为40％：12％：10％：15％：15％：8％，称量质量分别为400g：120g：100g：150g：150g：80g，其制备的方法为：
[0026] 第一步，用电子天平称取空心陶瓷微球(粒径40μm-80μm)、偏硼酸钡(250目)、蛭石粉(密度300kg/m3)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土五种粉料，其质量分别为120g：100g：150g：150g：80g；
[0027] 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；
[0028] 第三步，用电子天平称取有机硅改性酚醛树脂400g；
[0029] 第四步，将烘干后的粉料加入到有机硅改性酚醛树脂中，少量多次加入丙酮并不断搅拌揉和，制成涂料半成品；
[0030] 第五步，将上述涂料半成品通过100目筛子过滤，并将筛子上残留的残渣、结块等研磨粉碎后滤至涂料中；
[0031] 第六步，加入适量丙酮将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
[0032] 防热涂料配好后，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在清洁的零件表面(可进行喷砂或打磨处理)，喷涂压力0.2～0.4MPa，喷枪与零件表面距离200～300mm，每遍喷涂厚度控制0.1～0.2mm，第一遍喷涂结束后在常温条件下晾置60min，再进行第二遍喷涂，晾置60min后再喷涂，重复进行喷涂-晾置过程，直至达到规定的厚度2.0±0.2mm，最后将零件放入烘箱，120℃条件下烘烤4h，涂料完成固化成型。
[0033] 实施例三
[0034] 一种防隔热涂料，由有机硅改性酚醛树脂、空心陶瓷微球(粒径40μm-80μm)、偏硼酸钡(400目)、蛭石粉(密度250kg/m3)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土组成，其质量比分别为38％：12％：10％：18％：12％：10％，称量质量分别为380g：120g：100g：180g：120g：100g，其制备的方法为：
[0035] 第一步，用电子天平称取空心陶瓷微球(粒径40μm-80μm)、偏硼酸钡(400目)、蛭石粉(密度250kg/m3)、聚磷酸铵APP1000及有机膨润土五种粉料，其质量分别为120g：100g：180g：120g：100g；
[0036] 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；
[0037] 第三步，用电子天平称取有机硅改性酚醛树脂380g；
[0038] 第四步，将烘干后的粉料加入到有机硅改性酚醛树脂中，少量多次加入丙酮并不断搅拌揉和，制成涂料半成品；
[0039] 第五步，将上述涂料半成品通过100目筛子过滤，并将筛子上残留的残渣、结块等研磨粉碎后滤至涂料中；
[0040] 第六步，加入适量丙酮将上述涂料调制成黏度为16～22s(涂-4杯测量)；
[0041] 防热涂料配好后，用普通气动喷枪将配制好的涂料喷涂在清洁的零件表面(可进行喷砂或打磨处理)，喷涂压力0.2～0.4MPa，喷枪与零件表面距离200～300mm，每遍喷涂厚度控制0.1～0.2mm，第一遍喷涂结束后在常温条件下晾置60min，再进行第二遍喷涂，晾置60min后再喷涂，重复进行喷涂-晾置过程，直至达到规定的厚度2.0±0.2mm，最后将零件放入烘箱，120℃条件下烘烤4h，涂料完成固化成型。
