本發(fā)明涉及一種用于艦船甲板表面涂覆的降低艦船甲板背溫的熱防護(hù)涂層的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，屬于耐高溫絕熱防護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在艦船裝備發(fā)射過程中，甲板部位由于受到裝備發(fā)射尾焰的炙烤和噴吹，其表面的環(huán)氧防銹漆很容易發(fā)生變黑、炭化、剝落等失效現(xiàn)象，失去對甲板的防護(hù)作用。當(dāng)使用耐高溫的硅樹脂涂料時，又因為其粘附力、耐熱形變能力不高而發(fā)生脫落、破裂等問題。如果將高溫尾焰吹掃部位涂以熱防護(hù)涂料，可使被吹掃金屬表面隔熱，減少熱燒蝕和熱沖擊，并防止金屬在多次熱沖擊載荷作用下產(chǎn)生熱疲勞、熱龜裂和熱斷裂，從而確保發(fā)射工作的可靠性，同時有望減少艦船返廠維修的次數(shù)，提高艦船的使用率。因此，熱防護(hù)涂料的使用對艦船的穩(wěn)定運(yùn)行和高效服役具有重要意義。此外，艦船服役于海洋的高溫高濕、高鹽霧、高紫外線照射等特殊的自然環(huán)境，對甲板用熱防護(hù)涂層也提出了更高的要求。

利用專門的熱防護(hù)涂層材料和結(jié)構(gòu)可以對艦船甲板進(jìn)行熱防護(hù)，這種熱防護(hù)涂層可以起到保護(hù)艦船甲板的作用，防止了艦船甲板在多次發(fā)射后產(chǎn)生熱疲勞、熱龜裂和熱斷裂，可確保發(fā)射工作的可靠性，提高了艦船的使用率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是對艦船甲板增加熱防護(hù)措施，具體是提供一種能夠承受裝備發(fā)射尾焰吹掃，金屬背溫不超過120℃的熱防護(hù)涂層。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種艦船甲板用熱防護(hù)涂層的結(jié)構(gòu)，具體為：于艦船甲板外表面依次設(shè)置有機(jī)底層、耐火輕質(zhì)骨料和無機(jī)表層，其中，所述耐火輕質(zhì)骨料一部分鑲嵌在有機(jī)底層中，一部分鑲嵌在無機(jī)表層之中，耐火輕質(zhì)骨料穿插在有機(jī)底層和無機(jī)表層中形成“釘扎”結(jié)構(gòu)。

按質(zhì)量比計，有機(jī)底層由環(huán)氧樹脂65～80％、固化劑聚酰胺10～20％、增韌劑液態(tài)橡膠5～20％組成；

所述的環(huán)氧樹脂為雙酚a縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂、雙酚f環(huán)氧樹脂、雙酚s環(huán)氧樹脂、鹵代雙酚a型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚a環(huán)氧樹脂、雙酚ad型環(huán)氧樹脂、羥甲基雙酚a環(huán)氧樹脂中的一種或兩種以上，環(huán)氧值范圍0.2～0.6。

所述的增韌劑液體橡膠為二烯類液體橡膠、鏈烯烴類液體橡膠、聚氨酯類液體橡膠、液體硅橡膠、液體聚硫橡膠、液體氟橡膠中的一種或兩種以上，數(shù)均分子量范圍為3000～6000。

耐火輕質(zhì)骨料耐火度不小于1200℃，al2o3含量為10％～55％，耐火輕質(zhì)骨料的目數(shù)為6～35目。

在本發(fā)明中耐火輕質(zhì)骨料鑲嵌在有機(jī)底層和無機(jī)表層中間，可使得兩層的連接更加緊密，同時，對耐火輕質(zhì)骨料的要求為能夠耐受高溫，由于骨料未暴露于表面，因此對骨料的要求為可以耐受一定高溫即可，優(yōu)選耐火溫度為不小于1200℃，同時，考慮到成本的要求，耐火輕質(zhì)骨料優(yōu)選于頁巖陶粒、粘土陶粒、膨脹珍珠巖中的一種或兩種以上，但這并不限制對耐火輕質(zhì)骨料的選擇。

無機(jī)表層是由焦寶石、堇青石、鋁酸鹽水泥和硅灰組成，其中，按質(zhì)量比計，焦寶石40～70％，堇青石5～25％，鋁酸鹽水泥10～30％，硅灰2～10％；

按質(zhì)量比計，焦寶石優(yōu)選為45～65％，堇青石優(yōu)選為12～25％，鋁酸鹽水泥優(yōu)選為12～28％，硅灰優(yōu)選為2～8％。

所述焦寶石的目數(shù)為6～35目和100目，堇青石的粒度為0.5～1mm。

耐火輕質(zhì)骨料的質(zhì)量與有機(jī)底層的質(zhì)量比為1∶(0.2～0.8)。

艦船甲板用熱防護(hù)涂層的制備為：

有機(jī)底層的制備：將環(huán)氧樹脂、固化劑聚酰胺、增韌劑液態(tài)橡膠混合后，涂覆在艦船甲板外表面上；

耐火輕質(zhì)骨料中間層的制備：將耐火輕質(zhì)骨料均勻鋪撒粘貼在有機(jī)底層上；

無機(jī)表層的制備：首先將6～35目和100目篩下組份的焦寶石混合均勻，然后再將混合后的焦寶石與堇青石、鋁酸鹽水泥、硅灰混合，待混合均勻后，加水?dāng)嚢璧玫綗o機(jī)表層混料，將無機(jī)表層混料涂覆在耐火輕質(zhì)骨料之上。

提供一個無機(jī)表層制備的優(yōu)選方案：首先將6～35目和100目篩下組份的焦寶石按照質(zhì)量比1∶(0.6～1.2)進(jìn)行混合均勻，然后再將混合后的焦寶石與堇青石、鋁酸鹽水泥、硅灰按照質(zhì)量比(8～15)∶(2～6)∶(3～6)∶1混合，待混合均勻后，加水?dāng)嚢?，加水量為無機(jī)表層配料量的16～19％。

有機(jī)底層厚度為2～6mm；無機(jī)表層的厚度為6～24mm；熱防護(hù)涂層有機(jī)底層、耐火輕質(zhì)骨料和無機(jī)表層總厚度為8～30mm。

本發(fā)明提供了一種上述熱防護(hù)涂層的結(jié)構(gòu)用于艦船甲板外表面作為熱防護(hù)涂層的應(yīng)用，具體為：于艦船甲板外表面依次設(shè)置有機(jī)底層、耐火輕質(zhì)骨料、無機(jī)表層，其中，所述耐火輕質(zhì)骨料一部分鑲嵌在有機(jī)底層中，一部分鑲嵌在無機(jī)表層之中。

所述艦船甲板外表面的材料為金屬。

本發(fā)明所述熱防護(hù)涂層材料的結(jié)構(gòu)用于艦船甲板上，具體涂覆在艦船甲板外表面上，所述艦船甲板外表面的材料為金屬，將本發(fā)明所述熱防護(hù)涂層涂覆于金屬外表面時須預(yù)先將甲板金屬表面的防銹漆等除凈。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供一種熱防護(hù)涂層的結(jié)構(gòu)，所述熱防護(hù)涂層結(jié)構(gòu)由有機(jī)底層、耐火 輕質(zhì)骨料和無機(jī)表層組成，其中，耐火輕質(zhì)骨料一部分鑲嵌在有機(jī)底層中，一部分鑲嵌在無機(jī)表層之中，形成“釘扎”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用耐火度高、隔熱效果好的耐火輕質(zhì)骨料顆粒作為第二層材料連接有機(jī)底層和無機(jī)表層，當(dāng)有機(jī)底層和無機(jī)表層兩層材料固化后，耐火輕質(zhì)骨料起到物理上的“釘扎”作用，這種“釘扎”結(jié)構(gòu)能更好的起到連結(jié)上下兩層材料的作用，使材料更好的成為一個整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的熱防護(hù)涂層能夠承受艦船發(fā)射裝備模擬燃?xì)饬鳑_刷，金屬背面溫度不超過120℃，涂層具有良好的耐高溫燃?xì)饬鳑_刷性能和隔熱性能。本發(fā)明應(yīng)用時，將有機(jī)底層、耐火輕質(zhì)骨料和無機(jī)表層依次涂覆在艦船甲板上，由于本發(fā)明表層材料是由無機(jī)非金屬材料組成，材料的耐火度高，強(qiáng)度大，當(dāng)艦船裝備發(fā)射時，涂層受到燃?xì)饬鞯母邷匾约案咚俚臎_刷，涂層的表層材料能夠耐燒蝕并且耐沖刷，起到了隔熱作用，因此保護(hù)了艦船甲板。

由此可見，經(jīng)過本發(fā)明將大大減少金屬基體的熱燒蝕和熱沖擊，金屬的背溫將會大大降低，從而有效地對艦船甲板起到熱防護(hù)的作用。

附圖說明

圖1為熱防護(hù)涂層材料的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：1-鋼板2-有機(jī)底層3-耐火輕質(zhì)骨料4-無機(jī)表層。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖來進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不限制本發(fā)明所要保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實施例所用到的原料都可以從市場購買得到，其規(guī)格符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)氧樹脂：型號為sm828，固化劑聚酰胺：型號為650，生產(chǎn)廠家是無錫光明化工有限公司。增韌劑液態(tài)橡膠：型號為數(shù)均分子量4000，生產(chǎn)廠家是大連金州盛達(dá)橡塑制品有限公司。耐火輕質(zhì)骨料：6～35目，生產(chǎn)廠家是淄博寶石窯爐材料有限公司。鋁酸鹽水泥：型號為secar71，生產(chǎn)廠家是凱諾斯(中國)鋁酸鹽技術(shù)有限公司。焦寶石：6～35目和100目篩下組份，生產(chǎn)廠家是淄博寶石窯爐材料有限公司。堇青石：粒度0.5～1mm，生產(chǎn)廠家偃師市光明高科耐火材料制品有限公司。硅灰：型號970，生產(chǎn)廠家是上海天愷硅粉材料有限公司。

實施例1熱防護(hù)涂層的制備

1.有機(jī)底層的制備：將環(huán)氧樹脂sm828、固化劑聚酰胺650、增韌劑液態(tài)橡膠按照7∶2∶1比例混合后，涂覆在除銹、除漆后的190×120×5mm的鋼板上，涂覆厚度為2mm。

2.耐火輕質(zhì)骨料中間層的制備：將6～35目的耐火輕質(zhì)骨料均勻鋪撒粘貼在有機(jī)底層上，耐火輕質(zhì)骨料使用量與有機(jī)底層的質(zhì)量比為1∶0.3。

3.無機(jī)表層的制備：首先將6～35目和100目篩下組份的焦寶石按照1∶1的質(zhì)量比例混合均勻，然后再將混合后的焦寶石與堇青石、鋁酸鹽水泥、硅灰按照質(zhì)量比12∶3∶4∶1混合。待混合均勻后，加水?dāng)嚢?min，加水量為表層配料量的16％ (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。將表層材料涂覆在耐火輕質(zhì)骨料之上，涂覆厚度為8mm，制備總厚度為10mm的熱防護(hù)涂層。

對金屬鋼板上熱防護(hù)涂層隔熱的熱防護(hù)效果進(jìn)行試驗：

采用ya6804型氧氣煤油發(fā)動機(jī)對試樣進(jìn)行試驗件背面溫度的測試，試樣為金屬鋼板一側(cè)涂有熱防護(hù)涂層材料，不帶有涂層的金屬面為背面。試驗條件：發(fā)動機(jī)燃燒室壓力：pc＝1.4±0.05mpa；發(fā)動機(jī)余氧系數(shù)：α＝0.7±0.03；發(fā)動機(jī)噴口直徑：65mm；發(fā)動機(jī)燃料：氧氣、煤油；燃?xì)饬鞒隹诹魉伲?390m/s；燃?xì)饬鞒隹跍囟龋?210k；燒蝕試驗時間：5s/件。試驗條件為模擬艦船裝備發(fā)射時的尾焰吹掃情況，火焰吹掃涂有耐高溫涂層材料一側(cè)的金屬鋼板。測試金屬鋼板的背面溫度。10mm涂層厚的金屬件背面溫度測量結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，涂覆10mm涂層厚的試樣的背溫為72.4℃。試驗結(jié)果表明，本發(fā)明的熱防護(hù)涂層材料與結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱性能，并且保護(hù)了金屬底材。

表110mm熱防護(hù)涂層試樣的性能

實施例2熱防護(hù)涂層的制備

1.有機(jī)底層的制備：將環(huán)氧樹脂sm828、固化劑聚酰胺650、增韌劑液態(tài)橡膠按照7∶2∶1比例混合后，涂覆在除銹、除漆后的190×120×5mm的鋼板上，涂覆厚度為4mm。

2.耐火輕質(zhì)骨料中間層的制備：將6～35目的耐火輕質(zhì)骨料均勻鋪撒粘貼在有機(jī)底層上，耐火輕質(zhì)骨料使用量與有機(jī)底層的質(zhì)量比為1∶0.7。

3.無機(jī)表層的制備：首先將6～35目和100目篩下組份的焦寶石按照1∶1的質(zhì)量比例混合均勻，然后再將混合后的焦寶石與堇青石、鋁酸鹽水泥、硅灰按照質(zhì)量比12∶3∶4∶1混合。待混合均勻后，加水?dāng)嚢?min，加水量為表層配料量的16％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。將表層材料涂覆在耐火輕質(zhì)骨料之上，涂覆厚度為26mm，制備總厚度為30mm的熱防護(hù)涂層。

對金屬鋼板上熱防護(hù)涂層隔熱的熱防護(hù)效果進(jìn)行試驗：

采用ya6804型氧氣煤油發(fā)動機(jī)對試樣進(jìn)行試驗件背面溫度的測試，試樣為金屬鋼板一側(cè)涂有耐高溫涂層材料，不帶有涂層的金屬面為背面。試驗條件：發(fā)動機(jī)燃燒室壓力：pc＝1.4±0.05mpa；發(fā)動機(jī)余氧系數(shù)：α＝0.7±0.03；發(fā)動機(jī)噴口直徑：65mm；發(fā)動機(jī)燃料：氧氣、煤油；燃?xì)饬鞒隹诹魉伲?390m/s；燃?xì)饬鞒隹跍囟龋?210k；燒蝕試驗時間：10s/件。試驗條件為模擬艦船裝備發(fā)射時的尾焰吹掃情況，火焰吹掃涂有耐高溫涂層材料一側(cè)的金屬鋼板。測試金屬鋼板的背面溫度。30mm涂層厚的金屬件背面溫度測量結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，涂覆30mm涂層厚的試樣的背溫為74.2℃。試驗結(jié)果表明，本發(fā)明的耐高溫涂層材料與結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱性能，并且保護(hù)了金屬底材。

表230mm熱防護(hù)涂層試樣的性能

實施例3熱防護(hù)涂層的制備

1.有機(jī)底層的制備：將環(huán)氧樹脂sm828、固化劑聚酰胺650、增韌劑液態(tài)橡膠按照8∶2.7∶1比例混合后，涂覆在除銹、除漆后的190×120×5mm的鋼板上，涂覆厚度為3mm。

2.耐火輕質(zhì)骨料中間層的制備：將6～35目的耐火輕質(zhì)骨料均勻鋪撒粘貼在有機(jī)底層上，耐火輕質(zhì)骨料使用量與有機(jī)底層的質(zhì)量比為1∶0.4。

3.無機(jī)表層的制備：首先將6～35目和100目篩下組份的焦寶石按照1∶0.8的質(zhì)量比例混合均勻，然后再將混合后的焦寶石與堇青石、鋁酸鹽水泥、硅灰按照質(zhì)量比11∶5∶5∶1混合。待混合均勻后，加水?dāng)嚢?min，加水量為表層配料量的16.5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。將表層材料涂覆在耐火輕質(zhì)骨料之上，涂覆厚度為17mm，制備總厚度為20mm的熱防護(hù)涂層。

對金屬鋼板上熱防護(hù)涂層隔熱的熱防護(hù)效果進(jìn)行試驗：

采用ya6804型氧氣煤油發(fā)動機(jī)對試樣進(jìn)行試驗件背面溫度的測試，試樣為金屬鋼板一側(cè)涂有熱防護(hù)涂層材料，不帶有涂層的金屬面為背面。試驗條件：發(fā)動機(jī)燃燒室壓力：pc＝1.4±0.05mpa；發(fā)動機(jī)余氧系數(shù)：α＝0.7±0.03；發(fā)動機(jī)噴口直徑：65mm；發(fā)動機(jī)燃料：氧氣、煤油；燃?xì)饬鞒隹诹魉伲?390m/s；燃?xì)? 流出口溫度：2210k；燒蝕試驗時間：10s/件。試驗條件為模擬艦船裝備發(fā)射時的尾焰吹掃情況，火焰吹掃涂有熱防護(hù)涂層材料一側(cè)的金屬鋼板。測試金屬鋼板的背面溫度。20mm涂層厚的金屬件背面溫度測量結(jié)果如表3所示。從表中可以看出，涂覆20mm涂層厚的試樣的背溫為76.8℃。試驗結(jié)果表明，本發(fā)明的熱防護(hù)涂層與結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱性能，并且保護(hù)了金屬底材。

表320mm熱防護(hù)涂層試樣的性能