有机硅基耐高温涂层研究

论文摘要

随着宇航技术的进一步提高,宇航飞机的速度越来越快,天线罩结构要能经受外部恶劣环境的作用。因此有必要利用耐高温涂层对天线罩进行保护,使其具有高温强度、优良的抗氧化、抗腐蚀性。但是现有的耐高温涂层的耐热温度都在700℃以下,我国迫切的需要耐热温度更高的耐高温涂层,对耐高温涂层的研制越来越紧迫。本文针对有机硅耐高温涂料的配方及耐高温机理进行了研究。确定了以有机硅树脂作为耐高温涂料的成膜物,选择了滑石粉、云母粉、高岭土、二氧化钛、硫酸钡、二氧化硅及氧化铝作为无机填料。通过对添加不同无机填料量的耐高温涂层的耐高温性能、热失重、硬度、耐水性、粘附性的测试,确定了有机硅树脂与无机填料之间的最佳比例为40:60。通过对涂层各项性能的测定,确定了耐高温涂料HIT-1配方:硅树脂20g、滑石粉7.05g、云母粉3.75g、高岭土15g、二氧化钛3.75g、二氧化硅0.45g及适量甲苯。涂层硬度为4H,可在600℃700℃条件下使用,同时确定涂层的最佳厚度为0.2mm0.3mm。通过对HIT-1的改进,确定耐高温涂料HIT-2配方:硅树脂20g、滑石粉7.05g、Al2O33.75g、高岭土15g、二氧化钛3.75g、二氧化硅0.45g及适量甲苯作为溶剂。涂层可在800℃高温下使用,硬度为6H,与基材的附着力为2级,具有良好的耐水性,可在800℃高温条件下使用。通过扫描电子显微镜、红外分析仪、小角X射线衍射仪、热分析仪,对HIT-2固化后及高温处理后涂层的表面及成分进行分析。其耐高温原理为:在较低温度时,硅树脂本身具有优良的承受高温的能力,涂层具有好的耐热性能;在较高温度时,硅树脂主链发生断裂,生成的Si-O短链对涂层具有支架的作用,涂层表面形成硅层。无机物之间进行反应生成的Al2（SiO4）O是优异的耐高温材料,且高温生成的低熔点相Al（OH）3可对涂层起到愈合作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源、目的及意义
• 1.2 耐高温涂料
• 1.2.1 耐高温涂料的分类
• 1.2.2 无机耐高温涂料
• 1.2.3 有机耐高温涂料
• 1.3 有机硅耐高温涂层
• 1.3.1 有机硅涂层耐高温机理
• 1.3.2 国内外研究进展
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 主要化学试剂和仪器设备
• 2.1.1 主要化学试剂
• 2.1.2 仪器和设备
• 2.1.3 试剂的处理
• 2.2 有机硅耐高温涂料的制备及性能表征
• 2.2.1 基体材料涂覆前预处理
• 2.2.2 耐高温涂层的制备
• 2.2.3 耐高温涂料的性能表征
• 第3章 有机硅耐高温涂料的研制
• 3.1 前言
• 3.2 有机硅耐高温涂料配方选择
• 3.2.1 成膜物的选择
• 3.2.2 无机填料的选择
• 3.2.3 溶剂的选择
• 3.3 涂料配方HIT-1 的研究
• 3.3.1 耐高温涂层的初步探索
• 3.3.2 无机填料加入量的研究
• 3.4 涂料配方HIT-2 的研究
• 3.4.1 各配方涂料涂覆效果图及高温灼烧后效果图
• 3.4.2 各配方涂层热失重分析
• 3.4.3 各配方涂覆涂层及灼烧后硬度
• 3.4.4 涂层对底材的附着力
• 3.4.5 涂层耐水性
• 3.4.6 涂层表面形貌
• 3.5 本章小结
• 第4章 HIT-2 耐高温涂层耐高温机理的研究
• 4.1 前言
• 4.2 涂层的表面分析
• 4.2.1 涂层表面形貌分析
• 4.2.2 涂层表面元素分析
• 4.3 耐高温涂层成分分析
• 4.3.1 耐高温涂层灼烧前后红外分析
• 4.3.2 耐高温涂层的XRD 分析
• 4.4 耐高温涂层热分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢