CN101648817B - 耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层 - Google Patents

耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，属于无机材料技术领域，用于飞行器部件上，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉50～80％、β-锂霞石5～30％、石英粉0～5％、四硼化硅0～20％、黑色颜料0～10％和助剂1～3％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶(0.5～2)。结合匹配性能好，而且满足耐高温、低膨胀和高辐射要求。

Description

耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层
技术领域
本发明涉及一种耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，属于无机材料技术领域，用于飞行器部件上。
背景技术
高温环境中，传热是多种方式的综合传热，所以也就需要多种手段来隔热，高温辐射或者反射隔热就是其中一种。要想隔热材料兼具低导热、高辐射隔热，可根据不同的热环境在低导热隔热材料基体上施加高辐射或反射涂层，是一种理想的方式。但是这也对涂层提出来很苛刻的要求，涂层必须具有耐高温、高辐射或者高反射系数，尤其是要和基体具有相同或者接近的热膨胀系数，同时在各种飞行器上使用的涂层，为保护各种电子元件等，一般都要求涂层具有防水防潮的功能。
有机涂层虽然具有弹性的膨胀系数，但是不耐高温，只能选用无机非金属涂层。一般来说，隔热材料密度越低、孔隙率越高、膨胀系数低以及强度低的特点，尤其对于高性能隔热材料来说，更是如此，例如航天飞机用石英隔热瓦，而无机涂层一般比较致密、同时膨胀系数也较大，很难和低密度的隔热材料匹配，结合牢固。因此，研制一种具有耐高温、低膨胀、高辐射(反射)、防水无机涂层材料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，结合匹配性能好，而且满足耐高温、低膨胀和高辐射要求。
本发明所述的耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉50～80％、β-锂霞石5～30％、石英粉0～5％、四硼化硅0～20％、黑色颜料0～10％和助剂1～3％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶(0.5～2)。
其中：
合成硼硅玻璃粉是通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶(2～20)经过高温1000～1200℃熔融合成。
β-锂霞石是通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶(2～5)经过1100～1400℃高温合成。
黑色颜料为钴黑颜料或无钴黑颜料。
其它所用原料石英粉、四硼化硅、黑色颜料等均有市售产品，可直接购买，可能的情况下，优选购买粉体原料使用。
将本发明涂层配料合成硼硅玻璃粉、β-锂霞石、石英粉、四硼化硅和黑色颜料，经过球磨研磨分散，再加水和助剂调成料浆，可喷涂或者刷涂在基体上制成涂膜，干燥后经1000～1300℃的高温烧结制得涂层，涂层耐高温性能好，可在1200℃以下长期使用，具有低膨胀性能，膨胀系数在1～10×10-6mm/mm·K之间，结合匹配性能好，高辐射，辐射系数为0.05～0.95，防水性能好(≯0.3％)，而且表面光洁平整。
本发明涂层可用于要求耐高温、低膨胀、高辐射或者高反射隔热、防水防潮的航天、航空、导弹等飞行器中热防护中，例如航天飞机隔热瓦等，或者应用于耐高温、绝缘等需要高温辐射换热环境，例如高温绝缘陶瓷换热器等。
附图说明
图1、本发明涂层制备流程框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
合成硼硅玻璃粉通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶10经过高温1100±15℃熔融合成。
β-锂霞石通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶3经过1150±10℃高温合成。
本发明所述的耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉50％、β-锂霞石30％、熔融石英粉5％、四硼化硅2％、钴黑颜料10％和助剂3％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶1。
将硼硅玻璃粉、β-锂霞石、熔融石英粉、四硼化硅以及钴黑颜料按比例称量，装入磨罐中进行球磨粉碎，然后用900目筛网过筛，加入去离子水以及助剂调制料浆，再对处理后的基体表面进行喷涂或者刷涂成膜。对涂膜进行烘干，之后放入高温炉中高温烧成，烧成高温段温度为1200±40℃，制备出涂层。按上述工艺制备的涂层表面平整致密，和基体结合牢固，测得性能指标为：耐高温(可在1200℃以下长期使用)、膨胀系数为1×10-6mm/mm·K(600℃)，法向辐射系数高达0.95，吸水率0.1％。可应用在包括航天飞机隔热瓦在内的各种高温辐射隔热或其他高温辐射换热领域内。
实施例2
合成硼硅玻璃粉通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶15经过高温1050±30℃熔融合成。
β-锂霞石通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶2.5经过1200±20℃高温合成。
本发明所述的耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉65％、β-锂霞石15％、熔融石英粉5％、四硼化硅5％、钴黑颜料7％和助剂3％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶1.5。
其它过程同实施例1，按上述工艺制备的涂层表面平整致密，和基体结合牢固，测得性能指标为：耐高温(可在1200℃以下长期使用)、膨胀系数为1.6×10-6mm/mm·K(600℃)，法向辐射系数0.90，吸水率0.1％。
实施例3
合成硼硅玻璃粉通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶8经过高温1160±10℃熔融合成。
β-锂霞石通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶4经过1300±30℃高温合成。
本发明所述的耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉80％、β-锂霞石5％、四硼化硅5％、无钴黑颜料7％和助剂3％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶0.8。
其它过程同实施例1，按上述工艺制备的涂层表面平整致密，和基体结合牢固，测得性能指标为：耐高温(可在1200℃以下长期使用)、膨胀系数为3.6×10-6mm/mm·K(600℃)，法向辐射系数0.87，吸水率0.3％。
实施例4
合成硼硅玻璃粉通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶13经过高温1150±10℃熔融合成。
β-锂霞石通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶5经过1280±10℃高温合成。
本发明所述的耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉63％、β-锂霞石20％、熔融石英粉5％、四硼化硅10％和助剂2％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶1.6。
其它过程同实施例1，按上述工艺制备的涂层表面平整致密，和基体结合牢固，测得性能指标为：耐高温(可在1200℃以下长期使用)、膨胀系数为2.1×10-6mm/mm·K(600℃)，法向辐射系数只有0.10，吸水率0.1％。
实施例5
合成硼硅玻璃粉通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶10经过高温1100±20℃熔融合成。
β-锂霞石通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶3.5经过1350±15℃高温合成。
本发明所述的耐高温低膨胀高辐射(反射)无机防水涂层，其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉70％、β-锂霞石23％、熔融石英粉5％和助剂2％，其中，助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶1.2。
其它过程同实施例1，按上述工艺制备的涂层表面平整致密，和基体结合牢固，测得性能指标为：耐高温(可在1200℃以下长期使用)、膨胀系数为1.9×10-6mm/mm·K(600℃)，法向辐射系数只有0.05，吸水率0.1％。可应用在包括航天飞机隔热瓦在内的各种高温反射隔热领域内。

Claims (4)

1.一种耐高温低膨胀高辐射无机防水涂层，其特征在于其配料重量组成为：合成硼硅玻璃粉50～80％、β-锂霞石5～30％、石英粉0～5％、四硼化硅0～20％、黑色颜料0～10％和助剂1～3％，其中：
合成硼硅玻璃粉是通过氧化硼和二氧化硅按重量比1∶(2～20)经过高温1000～1200℃熔融合成；
助剂由聚乙二醇和磷酸三丁酯混合而成，重量混合比例为2∶(0.5～2)。
2.根据权利要求1所述的耐高温低膨胀高辐射无机防水涂层，其特征在于锂霞石是通过碳酸锂、氧化铝以及二氧化硅按照摩尔比1∶1∶(2～5)经过1100～1400℃高温合成。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温低膨胀高辐射无机防水涂层，其特征在于黑色颜料为钴黑颜料。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温低膨胀高辐射无机防水涂层，其特征在于黑色颜料为无钴黑颜料。
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