【技术实现步骤摘要】
本专利属于新材料，涉及涂层材料制备技术，特别涉及具有耐高温且防热震的轻质涂层材料。
技术介绍
1、近些年，特殊设备由于需要适应更复杂的工况，对于耐高温材料的需求日益增加。其中，无人机的耐高温涂层是重点研发方向之一。同时，无人机由于续航时长的需求，涂层通常需要进行轻质化，因此，无人机涂层的耐高温性能和轻质化是研发的重中之重。
2、在2年前，本领域的涂层材料的耐高温性能不佳，隔热温度普遍仅有几百摄氏度的水平，例如，沈航在其论文《水性基料在超薄型钢结构防火防腐涂层体系构建中的应用》[1]中报道了一种具有较高耐火和耐腐蚀的水性基料，以其制备涂层在火焰下可以使得基材在8分钟之后才升温至360℃，相对于未涂覆涂层而言，大幅延缓了升温时间。然而，高温环境对电池性能的影响出现在50℃以上，当环境温度超过50℃时，电池温度不能得到很好控制[2]。可知，2年前的涂层不适合涂装在内含有电池的无人机上。这方面的内容，已在2022年5月18日由本专利的专利技术人团队申请的两项专利技术专利cn115521676b和zlcn115521695b中的
技术介绍
及其引述的文献中有详细的记载，本专利在此不做赘述。
3、专利技术专利cn115521676b和zlcn115521695b将无人机涂层的耐高温性能大幅度提升至在1300℃下工作15分钟且涂层背面温度不高于50℃的良好水平。在前述两项专利技术专利之后，本领域也进行了一些能耐受1300℃的涂层。例如于2022年10月18日申请的专利技术专利cn115433479b，其所得的磷酸盐胶基阻燃
4、继专利技术专利cn115521676b和zlcn115521695b之后，专利技术人团队发现该两项专利所得涂层的抗热震效果不佳。具体而言，当涂层在高温环境下突然遇到低温环境，容易产生过早开裂和剥落现象，使得涂层的抗热震效果较差。因此，当无人机在临水火场或者雨天灭火的工况下，极容易因为沾水产生热震问题，出现裂缝，导致无人机内部温度瞬间升高从而无法工作。
5、热震问题容易在耐高温材料中出现，例如6-8wt.％y203-zr02(8ysz)材料是常用的耐高温涂层，但是存在耐热震性能差的问题，涂层服役寿命容易较短。一般而言，可以通过调整原料的颗粒临界粒度和形状来改善抗热震性能，但是该法的收效甚微；除此之外，还可以通过引入纤维，使得材料的断裂所需能量增加并呈现显著的非线性特征，从而提高抗热震性能，不过cn 115521695 b在采用纳米硅酸铝纤维作为原料也未能解决抗热震的问题。
6、因此，如何在制备能在1300℃的温度环境中，确保涂层内的无人机组件能在较长时间内处于不高于50℃温度的工作环境下工作的涂层的基础上，还能使得所得涂层具有较好的抗热震效果，是本领域进一步需要解决的问题。
7、另外，火场中除了爆燃产生的飞屑容易刮伤无人机涂层之外，燃烧后产生的灰烬也容易飘落或粘附在机身上。因此，无人机上的耐高温涂层除了防刮之外，还需要有一定的防污性能。
8、[1]沈航.水性基料在超薄型钢结构防火防腐涂层体系构建中的应用[j].涂料工业,2018,48(04):35-42.
9、[2]李念思,刘小勇,李亮,等.无人机锂离子电池高低温极端环境适应性研究[j].中国安全科学学报,30(8):6.
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供耐高温且防热震的轻质涂层材料，该涂层在0.05mm的涂层厚度下，不但可以在1300℃温度下，确保涂层背面在15分钟内温度不高于50℃；同时还可以具有优异的抗热震性能，能够在50个1300℃-水温循环中不产生裂缝；另外，还能对燃烧木材的灰烬具有防污效果。
2、因此，如无特殊说明，在本专利技术中所称的“耐高温轻质涂层”应理解为能满足上述要求的涂层材料。
3、为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
4、一种耐高温轻质涂层，所述涂层包括如下组分a、组分b和组分c；
5、所述组分a的成分，包括聚乙烯吡咯烷酮、磺酸甜菜碱和水性聚氨酯；
6、所述组分b中的成分，按重量份计，包括5～7份镁铝水滑石、2～3份硅藻土、5～7份纳米二氧化钛、8～10份纳米氧化铁、5～8份纳米氧化铜、12～15份纳米三氧化二铝、8～10份纳米二氧化硅、5～8份纳米硼酸锌、3～5份纳米三氧化钨、5～8纳米硅酸铝纤维、22～25份二氧化硅中空微球、3～5纳米硅酸锂、5～8份纳米氧化镧、12～15纳米改性氧化锆纤维；
7、所述组分c中的成分，按重量比3:4计，由乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷组成；
8、所述组分a、组分b和组分c的重量比为(10～12):10:(2～3)；
9、所述纳米改性氧化锆纤维由以下制备方法获得：
10、(1)将氧化锆纤维置于盐酸中加热处理，洗涤后干燥得到处理后氧化锆纤维；
11、(2)以结晶氧化铝为铝源，乙醇和去离子水为溶剂，1,2-环氧丙烷为凝胶促进剂聚氧化乙烯为表面活性剂，将处理后氧化锆纤维与聚氧化乙烯和乙醇混合，滴加去离子水再缓慢加入结晶氧化铝，溶解后加入1,2-环氧丙烷，得到凝胶；
12、(3)得到凝胶后加入异丙醇溶液进行老化；然后去除老化液，洗涤后干燥处理；
13、(4)干燥后置于马弗炉热处理，然后进行研磨，得到纳米改性氧化锆纤维。
14、如本专利技术的实施例所示，本专利技术可以使得涂层在0.05mm的厚度下，在1300℃下可以使得涂层基材的温度在15分钟以上不高于50℃，同时还可以具有优异的抗热震性能，能够在50个1300℃-水温循环中不产生裂缝；另外，还能对燃烧木材的灰烬具有防污效果。
15、如本专利技术的具体实施方式部分所示，由于此前专利技术人的研究成果(即cn115521695b)表明，能实现1300℃的耐高温性能主要基于辐射隔热和隔热保温材料之间的协同作用，因此为了解决抗热震问题，专利技术人首先考虑额外添加其它纳米纤维或者已知的抗热震材料(石墨烯气凝胶和蛭石)。然而，令人遗憾的是，这些材料的添加不但未能有效增加抗热震性能，反而使得所得涂层的耐高温性大幅度下降。其原因可能在于打破了辐射隔热和隔热保温材料之间的协同作用。这种协同作用的难获得性，在此前的研究成果cn115521695b和cn115521676b也有所体现。
16、通过不断地摸索，专利技术人发现，添加被氧化铝改性后的氧化锆纤维，并辅以添加聚乙烯吡咯烷酮，同时调整辐射隔热和隔热保温材料的具体成分后，热震问题得到了极大改善。其原因可能在于，本专利技术的涂层原料体系，在仍能获本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高温轻质涂层，其特征在于，所述涂层包括如下组分A、组分B和组分C；
2.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述组分B中，除了二氧化硅中空微球粒径为200～300nm以及纳米硅酸锂的粒径为10～20nm之外，其余物质的粒径均为100～200nm。
3.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮、磺酸甜菜碱和水性聚氨酯的重量比为5:2:3。
4.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，在制备所述纳米改性氧化锆纤维时，结晶氯化铝、乙醇、去离子水、1,2-环氧丙烷和聚氧化乙烯的质量比为1:1.5:1.5:2:0.03；氧化锆纤维与结晶氯化铝的质量比为1:8。
5.根据权利要求4所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，在制备所述纳米改性氧化锆纤维时，步骤(3)中，用乙醇进行洗涤；和/或，步骤(4)中，在马弗炉中于300℃下处理2小时。
6.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述组分B中的成分，按重量份计，包括6份镁铝水滑石、2.5份硅藻土、6份纳米二氧化钛、9份纳米氧
7.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述组分A、组分B和组分C的重量比为150:114.5:21。
8.一种耐高温轻质涂层的制备方法，其特征在于，所述耐高温轻质涂层为权利要求1～7任一项所述耐高温轻质涂层，所述制备方法为将所述各组分混合均匀，混合时加水搅拌。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，按组分B中各成分所述重量份，将各成分混合，加入去离子水，在50～60℃下，于1000～1500rpm/min搅拌均匀；然后加入组分C，于50～60℃下于1000～1500rpm/min下搅拌，最后加入组分A，在50～60℃下，于2000～2500rpm/min搅拌均匀，即得。
10.权利要求1～8任一项所述耐高温轻质涂层或者由权利要求8或9所述制备方法制备而得的耐高温轻质涂层在作为无人机涂层方面的应用，其特征在于，涂层的厚度不超过0.1mm。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温轻质涂层，其特征在于，所述涂层包括如下组分a、组分b和组分c；
2.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述组分b中，除了二氧化硅中空微球粒径为200～300nm以及纳米硅酸锂的粒径为10～20nm之外，其余物质的粒径均为100～200nm。
3.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮、磺酸甜菜碱和水性聚氨酯的重量比为5:2:3。
4.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，在制备所述纳米改性氧化锆纤维时，结晶氯化铝、乙醇、去离子水、1,2-环氧丙烷和聚氧化乙烯的质量比为1:1.5:1.5:2:0.03；氧化锆纤维与结晶氯化铝的质量比为1:8。
5.根据权利要求4所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，在制备所述纳米改性氧化锆纤维时，步骤(3)中，用乙醇进行洗涤；和/或，步骤(4)中，在马弗炉中于300℃下处理2小时。
6.根据权利要求1所述的耐高温轻质涂层，其特征在于，所述组分b中的成分，按重量份计，包括6份镁铝水滑石、2.5份硅藻土、6份纳米二氧化钛、9份纳米氧化铁、6...
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