CN103265870A - 以环氧树脂为主成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以环氧树脂为主成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，包括的组分及重量份数如下：磷氮系无卤阻燃剂4-6份，季戊四醇1-1.5份，三聚氰胺1-1.5份，多聚磷酸铵0.4-0.6份，氯化石蜡0.7-1.2份，钛白1.0-1.5份，氢化蓖麻油0.5-1.0份，环氧树脂1.5-2.5份，短纤维0.04-0.06份，硅烷偶联剂0.008-0.012份，混合溶剂3-5份。本发明的膨胀型耐高温隔热涂料具有耐高温隔热性能好、与基体的结合性能好以及耐环境性能好等优点。

Description

以环氧树脂为主成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料

技术领域

本发明涉及膨胀型隔热涂料，具体涉及一种用于航空领域飞机零件的膨胀型耐高温隔热涂料。

背景技术

最早的防火涂料属于厚膜型，但由于其隔热性能有限，已经逐渐被薄膜的膨胀型防火涂料所取代。膨胀型防火涂料是20世纪70年代初期在美国问世，20世纪80年代中期进入中国市场，国内也开始了相关的研究。当涂层遇火或受热时，膨胀型防火涂料会发生膨胀，涂料厚度变为原来的20倍以上，使传递到钢铁集体上的热量大为降低，约为没有膨胀时的5%左右，从而达到隔热的效果。

根据国外资料，普通钢材在纤维素火场中失去承载能力的温度为524℃，美国和英国的一些学者认为应该是530℃或590℃，中国消防部门一般认为是550℃；另外，还有国内资料表明，钢材自身温度达到540℃，其屈服应力仅为常温时的40%，钢结构会发生变形，对于高温合金钢来说，这个温度会高一些。

目前防火涂料被广泛应用于建筑领域，起消防安全的作用，但是在航空领域的应用却很少，特别是在国内航空业的钢铁零件上应用的案例更是鲜见报道。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，根据航空领域的特点，提供了一种应用于航空飞机零件的以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料。

        本发明采用的技术方案是，以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，各组分的重量份数配比如下：

磷氮系无卤阻燃剂              4-6份、

季戊四醇                      1-1.5份、

三聚氰胺                      1-1.5份、

多聚磷酸铵                    0.4-0.6份、 

氯化石蜡                      0.7-1.2份、

钛白                          1.0-1.5份、

氢化蓖麻油                    0.5-1.0份、  

环氧树脂                      1.5-2.5份、

短纤维                       0.04-0.06份、

硅烷偶联剂                   0.008-0.012份、

混合溶剂                     3-5份；

所述的短纤维选自玻璃纤维、石棉纤维、矿物纤维的一种或几种；

所述的混合溶剂为二甲苯、正丁醇、羟甲基纤维素、聚醋酸乙烯乳液的混合溶液。 

上述的以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。

上述的以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，所述的混合溶剂中二甲苯：正丁醇：羟甲基纤维素：聚醋酸乙烯乳液的重量比为6~9：2~4：2~4：1~2。 

本发明的有益效果：

本发明以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，应用于常用钢铁零件的涂层，在意外发生时，火焰灼烧零件时保护零件不发生变形，保护设备，给操作者一定的反应时间，从而保证人、机安全。

本发明的膨胀型耐高温隔热涂料具有耐高温隔热性能好，保证了受热半小时基体温度在400℃以内；与基体的结合性能好以及耐环境性能好等优点。

具体实施方式

实施例1：以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料

（一）以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，各组分的重量份数配比如下：

磷氮系无卤阻燃剂（Exolit AP422）   4.2份

季戊四醇   1.2份

三聚氰胺   1.5份

多聚磷酸铵      0.45份   

氯化石蜡   1.2份

钛白       1.4份

氢化蓖麻油  0.6份 

环氧树脂     2.0份

玻璃短纤维      0.06份

硅烷偶联剂  0.012份

混合溶剂    3.2份。

所述的混合溶剂为二甲苯、正丁醇、羟甲基纤维素、聚醋酸乙烯乳液的混合溶液，二甲苯：正丁醇：羟甲基纤维素：聚醋酸乙烯乳液=7：3：4：1。

所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。

（二）使用效果实验：

    按实施例1中（一）的各组分重量份数配比取料，充分搅拌均匀后，即得膨胀型耐高温隔热涂料，对制得的涂料性能进行评价如下：

1）耐高温隔热性能：

将涂覆1.1~1.2mm厚上述涂料的钢试片（钢试片规格：90 mm×90 mm×2mm，材料牌号：30CrMnSiA），在烃类火焰中进行耐高温隔热灼烧实验。实验发现，涂层较实验前膨胀了约40倍，在保证涂层表面温度1000℃的情况下，基体温度随时间的变化情况如下：实验时间为5min时，基体温度为256℃；实验时间为15min时，基体温度为318℃；实验时间为30min时，基体温度为376℃。

耐高温隔热性能实验结果表明，本实施例的膨胀型耐高温隔热涂料保证了在受热半小时的情况下基体温度在400℃以内。 

2）与基体的结合强度实验

将该涂料涂覆在30CrMnSiA的试片上，进行拉开法实验，当拉伸强度为2.52Mpa时，在涂层之间被拉开，证明该涂层与基体的结合性能很好。

3）涂料的耐环境性能实验

由于飞机的使用环境复杂多变，因此防火涂料的耐环境性能非常重要。实验条件为：将涂覆了本实施例涂料的钢试片（钢试片规格：90 mm×90 mm×2mm，材料牌号：30CrMnSiA）进行耐水、耐油实验，分别浸泡在水、3.5%盐水和200号油中，全浸24h。

结果发现，经过浸泡的环氧树脂型涂层外观均没有发生变化，证明环氧树脂型防火涂料的耐环境性能良好。

实施例2  以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料

（一）以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，各组分的重量份数配比如下：

磷氮系无卤阻燃剂（Exolit AP422）   5.8份

季戊四醇   1.5份

三聚氰胺   1.1份

多聚磷酸铵      0.56份   

氯化石蜡   0.8份

钛白       1.1份

氢化蓖麻油  1.0份 

E2级氧化环氧树脂     2.4份

石棉短纤维      0.05份

硅烷偶联剂  0.008份

混合溶剂    5份，

所述的混合溶剂为二甲苯、正丁醇、羟甲基纤维素、聚醋酸乙烯乳液的混合溶液，二甲苯：正丁醇：羟甲基纤维素：聚醋酸乙烯乳液=8：2：3：1。

所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。

（二）使用效果实验：

按实施例2中（一）的各组分重量份数配比取料，充分搅拌均匀后，即得膨胀型耐高温隔热涂料，对制得的涂料性能进行评价如下：

1）耐高温隔热性能：

将涂覆1.1~1.2mm厚该涂料的钢试片（钢试片规格：90 mm×90 mm×2mm，材料牌号：GH60）在烃类火焰中进行耐高温隔热灼烧实验。实验发现，涂层较实验前膨胀了约40倍，在保证涂层表面温度1000℃的情况下，基体温度随时间的变化情况如下：实验时间为5min时，基体温度为248℃；实验时间为15min时，基体温度为310℃；实验时间为30min时，基体温度为370℃。

耐高温隔热性能实验结果表明，本实施例的膨胀型耐高温隔热涂料保证了在受热半小时的情况下基体温度在400℃以内。

2）与基体的结合强度实验

将该涂料涂覆在GH60的试片上，进行拉开法实验，当拉伸强度为2.60MPa时，在涂层之间被拉开，证明该涂层与基体的结合性能很好。

3）涂料的耐环境性能实验

由于飞机的使用环境复杂多变，因此防火涂料的耐环境性能非常重要。实验条件为：将涂覆了本实施例涂料的钢试片（钢试片规格：90 mm×90 mm×2mm）进行耐水、耐油实验，分别浸泡在水、3.5%盐水和200号油中，全浸24h。

结果发现，经过浸泡的环氧树脂型涂层外观均没有发生变化，证明环氧树脂型防火涂料的耐环境性能良好。

实施例3 以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料

（一）以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，各组分的重量份数配比如下：

磷氮系无卤阻燃剂   4.6份

季戊四醇   1.0份

三聚氰胺   1.2份

多聚磷酸铵      0.6份   

氯化石蜡   0.7份

钛白       1.0份

氢化蓖麻油  0.7份  

E2级氧化环氧树脂     1.5份

短纤维      0.04份

硅烷偶联剂  0.01份

混合溶剂    3.6份。

所述的短纤维选自玻璃纤维、石棉纤维、矿物纤维的混合物。

所述的混合溶剂为二甲苯、正丁醇、羟甲基纤维素、聚醋酸乙烯乳液的混合溶液，二甲苯：正丁醇：羟甲基纤维素：聚醋酸乙烯乳液=9：4：2：2。

所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。

（二）使用效果实验：

按实施例3中（一）的各组分重量份数配比取料，充分搅拌均匀后，即得膨胀型耐高温隔热涂料，对制得的涂料性能进行评价如下：

1）耐高温隔热性能：

将涂覆1.1~1.2mm厚该涂料的钢试片（钢试片规格：90 mm×90 mm×2mm，材料牌号：GH60）在烃类火焰中进行耐高温隔热灼烧实验。实验发现，涂层较实验前膨胀了约40倍，在保证涂层表面温度1000℃的情况下，基体温度随时间的变化情况如下：实验时间为5min时，基体温度为240℃；实验时间为15min时，基体温度为315℃；实验时间为30min时，基体温度为380℃。

耐高温隔热性能实验结果表明，本实施例的膨胀型耐高温隔热涂料保证了在受热半小时的情况下基体温度在400℃以内。

2）与基体的结合强度实验

将该涂料涂覆在牌号为GH60的高温合金钢试片上，进行拉开法实验，当拉伸强度为2.58MPa时，在涂层之间被拉开，证明该涂层与基体的结合性能很好。

3）涂料的耐环境性能实验

由于飞机的使用环境复杂多变，因此防火涂料的耐环境性能非常重要。实验条件为：将涂覆了本实施例涂料的钢试片（钢试片规格：90 mm×90 mm×2mm，材料牌号：GH60）进行耐水、耐油实验，分别浸泡在水、3.5%盐水和200号油中，全浸24h。

结果发现，经过浸泡的环氧树脂型涂层外观均没有发生变化，证明环氧树脂型防火涂料的耐环境性能良好。

Claims (3)

1.以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，其特征在于：各组分的重量份数配比如下：

磷氮系无卤阻燃剂              4-6份、

季戊四醇                      1-1.5份、

三聚氰胺                      1-1.5份、

多聚磷酸铵                    0.4-0.6份、 

氯化石蜡                      0.7-1.2份、

钛白                          1.0-1.5份、

氢化蓖麻油                    0.5-1.0份、  

环氧树脂                      1.5-2.5份、

短纤维                       0.04-0.06份、

硅烷偶联剂                   0.008-0.012份、

混合溶剂                     3-5份；

所述的短纤维选自玻璃纤维、石棉纤维、矿物纤维的一种或几种；

所述的混合溶剂为二甲苯、正丁醇、羟甲基纤维素、聚醋酸乙烯乳液的混合溶液。

2.如权利要求1所述的以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。

3.如权利要求1所述的以环氧树脂为主要成膜剂的膨胀型耐高温隔热涂料，其特征在于：混合溶剂中二甲苯：正丁醇：羟甲基纤维素：聚醋酸乙烯乳液的重量比为6~9：2~4：2~4：1~2。