[发明专利]一种金属表面用热防护涂层材料的结构及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面用热防护涂层材料的结构，尤其是涉及一种用于火箭发射台表面涂覆的降低火箭发射台背温的热防护涂层材料的结构及其应用，属于耐高温绝热防护领域。

背景技术

随着航天、宇航事业的发展，热防护涂层材料开拓了新的应用领域。除了飞行器本身的热防护外，国内对地面设施如火箭发射台也增加了热防护措施。如果将火箭发射台涂以热防护涂层材料，可使金属表面隔热，减少热烧蚀和热冲击，并防止火箭发射台在多次热冲击载荷作用下产生热疲劳、热龟裂和热断裂，从而确保火箭发射台工作的可靠性，延长火箭发射台的使用寿命。在国外，欧洲航天局位于南美圭亚那的阿里安火箭发射平台为混凝土发射平台，这类由无机非金属材料构筑的发射台抗燃气吹扫烧蚀性能比有机烧蚀涂料好，但缺点是厚度厚，重量重，并且发射台无法进行移动。

利用专门的热防护涂层材料和结构可以对火箭发射台进行热防护，这种热防护涂层材料不但起到了保护火箭发射台的作用，还解决了全部由无机非金属材料构筑发射台导致的重量重、无法移动的问题。

发明内容

本发明提供了一种能够承受火箭尾焰吹扫，金属背温不超过150℃的热防护涂层材料的结构，该热防护涂层材料的结构能够作为热防护措施应用于火箭发射台表面。

本发明的技术方案为：

一种金属表面用热防护涂层材料的结构，具体为：于基底表面依次设置有机底层、耐火轻质骨料和无机表层，其中，所述耐火轻质骨料一部分镶嵌在有机底层中，一部分镶嵌在无机表层之中，耐火轻质骨料穿插在有机底层和无机表层中形成“钉扎”结构。

按质量比计，有机底层由环氧树脂65～80％(优选为65～75％)、固化剂聚酰胺10～20％(优选为15～20％)、增韧剂液态橡胶5～20％(优选为8～13％)组成；

所述的环氧树脂为双酚A缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、卤代双酚A型环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、羟甲基双酚A环氧树脂中的一种或两种以上，环氧值范围0.2～0.6。

所述的增韧剂液体橡胶为二烯类液体橡胶、链烯烃类液体橡胶、聚氨酯类液体橡胶、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶、液体氟橡胶中的一种或两种以上，数均分 子量范围为3000～6000。

耐火轻质骨料耐火度不小于1200℃，Al₂O₃含量为10％～55％，耐火轻质骨料的目数为6～35目。

在本发明中耐火轻质骨料镶嵌在有机底层和无机表层中间，可使得两层的连接更加紧密，同时，对耐火轻质骨料的要求为能够耐受高温，由于骨料未暴露于表面，因此对骨料的要求为可以耐受一定高温即可，优选耐火温度为不小于1200℃，同时，考虑到成本的要求，耐火轻质骨料优选于页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩中的一种或两种以上，但这并不限制对耐火轻质骨料的选择。

无机表层是由水玻璃、固化剂氟硅酸钠、填料沙子和水泥组成，其中，按质量比计，水玻璃20～40％，固化剂氟硅酸钠2～10％，填料沙子20～60％，填料水泥10～30％。

水玻璃的模数为1.5～3，优选模数为2～3；所述沙子为过35目筛后的筛下组份。

耐火轻质骨料的质量与有机底层的质量比为1∶(0.2～0.8)。

热防护涂层材料结构的制备：

有机底层的制备：将环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶混合后，涂覆在基底表面上；

耐火轻质骨料中间层的制备：将耐火轻质骨料均匀铺撒粘贴在有机底层上；

无机表层的制备：首先将填料沙子和水泥混合均匀，再添加到水玻璃和固化剂氟硅酸钠的混合液中，得到无机表层材料，将无机表层材料涂覆在耐火轻质骨料之上。

无机表层的制备：首先将填料沙子和水泥按照(2～4)∶1的质量比例混合均匀，再添加到质量比例为(8～12)∶1的水玻璃和固化剂氟硅酸钠混合液中，填料沙子和水泥：水玻璃和固化剂氟硅酸钠混合液的质量比＝(0.8～4)∶1。

有机底层的厚度为2～6mm；无机表层的厚度为3～14mm；热防护涂层材料有机底层、耐火轻质骨料和无机表层总厚度为5～20mm。

本发明还提供上述热防护涂层材料的结构用于金属表面作为热防护涂层，具体为：于金属表面依次设置有机底层、耐火轻质骨料、无机表层，其中，所述耐火轻质骨料一部分镶嵌在有机底层中，一部分镶嵌在无机表层之中。

所述金属表面为火箭发射台的外表面。

本发明的有益效果：