【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料用防护涂料，具体是涉及一种阻燃微球、高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着航空航天工业的发展，必须不断寻找具有更好耐用性的先进材料，在确保高水平的安全性时，也要兼顾更轻的质量。碳纤维复合材料是由一种或多种具有不同性能的组分制成的材料。每种复合材料都由基体和增强体组成，基体占整个复合材料含量的10～80％，是填充增强体之间空隙的均匀材料，而增强体则赋予复合材料的其他相应性能。与金属相比，它们具有更高的刚度、机械强度、更好的耐蚀性、更高的抗疲劳性和更高的比强度。因此，碳纤维复合材料在航空航天工业中的应用不断增加。
2、碳纤维复合材料性能优异，但基材表面惰性大、表面能低，缺乏有化学活性的官能团，反应活性低，涂层与碳纤维实际粘接表面积小，浸润角很小，浸润性差，导致剥离强度很低。并且复合材料结构之间存在微小空隙，较易吸水，一旦吸收空气中腐蚀离子，则会破坏复材内部结构，严重影响其性能。相比于金属材料，复合材料更易燃烧，而有效简便的防护措施则是在复材表面涂覆一层防护涂料。这就首先要求防护涂层具有高的附着力，才能保证涂层在经历高速空气流动时不易脱落；其次要求防护涂层具有良好的耐候性及耐介质性，能够保护复合材料在恶劣的环境中长效可靠承载；然后要求涂层具有良好的阻燃性能，进一步保障复合材料的使用；最后要求使用的防护涂层应满足轻量化要求。因此，制备一种高附着低密度且具有良好的耐候性、耐介质性及阻燃性的碳纤维复材用阻燃防护涂料是十分有必要的。
技术实现思
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种阻燃微球、高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料及其制备方法和应用。本专利技术提供的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料用于碳纤维复合材料防护，具有高附着力和防潮的能力，阻燃微球的添加，使防护涂料具有阻燃效果，并且由于阻燃微球的内部空隙，使得防护涂层满足轻量化要求，并对碳纤维复合材料具有良好的防护能力。本专利技术的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料可采用传统的空气喷涂或刷涂方式，涂装适应期可达到6h，表干时间可达到30min～60min，施工方便，可满足轻量化防护要求。
2、本专利技术的目的之一是提供一种阻燃微球，包含芯材和壳材，所述壳材包裹在所述芯材的外周；所述芯材为阻燃剂；所述壳材为有机壳材；优选地，所述阻燃微球的粒径为2～65微米，优选为5～40微米，更优选为5～30微米。所述芯材被壳材完全包覆，形成具有一定内部空间的微球。
3、本专利技术的一种优选地实施方式中，
4、所述有机壳材的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚脲、密胺树脂中的一种或多种，优选为聚甲基丙烯酸甲酯或聚脲；和/或，
5、所述阻燃剂为有机磷阻燃剂、硅阻燃剂中的一种或多种，优选为磷酸三甲酯、六偏苯二甲酸二钠、聚硅硼氧烷中的一种或两种。
6、本专利技术的目的之二是提供一种本专利技术的目的之一的阻燃微球的制备方法，包括：将阻燃剂、表面活性剂与油相或水相混合后形成油包水或水包油乳液，然后加入成壳物质和交联剂反应后得到所述阻燃微球。
7、本专利技术的一种优选地实施方式中，
8、所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、硬脂酸、十八烷基硫酸钠、司盘-60、司盘-80、吐温-60、吐温-80中的一种或两种；和/或，
9、所述油相选自环己烷、液体石蜡中的一种或两种；和/或，
10、所述水相选自甲酰胺、乙醇中的一种或两种；和/或，
11、所述油相或水相与阻燃剂的质量比为(2～8)：1，优选为(2～6)：1；和/或，
12、所述表面活性剂的用量为阻燃剂质量的10～40％，优选为12～30％；和/或，
13、所述成壳物质选自甲基丙烯酸甲酯、甲苯二异氰酸酯三聚体、三聚氰胺-甲醛溶液中的一种或多种，优选为甲基丙烯酸甲酯或甲苯二异氰酸酯三聚体；优选地，所述三聚氰胺-甲醛溶液中三聚氰胺的质量分数为35～45％；和/或，
14、所述交联剂(或引发剂)选自偶氮二异丁腈、二亚乙基三胺、柠檬酸中的一种或多种；和/或，
15、所述成壳物质与阻燃剂的质量比为(1～6):1，优选为(1～4):1；和/或，
16、所述交联剂用量为所述成壳物质质量的2～15％，优选为5～12％；和/或，
17、所述反应的温度为30～100℃，优选为50～80℃，和/或，所述反应的时间为2～10h，优选为4～5h。
18、本专利技术的一种优选地实施方式中，
19、加入成壳物质和交联剂反应完成后用无水乙醇多次清洗所得微球，直至微球可均匀分散，烘干后得到所述阻燃微球。无水乙醇为市售产品，通过清洗后，阻燃微球表面无溶液，烘干后呈易分散状即可。
20、本专利技术所述阻燃微球制备方法优选包括以下步骤：
21、(1)：将阻燃剂、表面活性剂、水相物质或油相物质投入反应釜中，转速为550～700r/min并通氮气，升温至30～100℃，搅拌1～2h后形成水包油/油包水乳液；
22、(2)：向上述水包油/油包水乳液中加入成壳物质并匀速搅拌1～3h后，滴加交联剂，并升温至30～100℃反应2～10h，反应结束后降温至40～60℃，陈化3～5h后过滤洗涤干燥得到阻燃微球。
23、本专利技术的目的之三是提供一种高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料，包含有本专利技术的目的之一的阻燃微球或者本专利技术的目的之二的制备方法所得的阻燃微球。
24、本专利技术的一种优选地实施方式中，
25、所述高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料包含有a组分和b组分；
26、所述a组分包括高性能改性环氧树脂、阻燃微球、润湿分散剂、轻质颜料和附着力促进剂；
27、各组分以高性能改性环氧树脂为100重量份计，
28、
29、所述b组分包括固化剂和催化剂；
30、各组分以固化剂为100重量份计，
31、催化剂1～8重量份；优选为3～6重量份；更优选为2～4重量份；
32、所述a组分和b组分的质量比为(5～17)：1，优选为(8～15)：1。
33、本专利技术的一种优选地实施方式中，
34、所述高性能改性环氧树脂是由包括将聚醚多元醇与异氰酸酯缩合反应后然后与环氧树脂进行接枝反应最后进行陈化在内的步骤的制备方法制备而得；优选地，
35、所述高性能改性环氧树脂是由包括以下步骤的制备方法制备而得：
36、1)将包括聚醚多元醇、异氰酸酯、溶剂a在内的组分加入反应釜中进行反应；
37、2)然后加入环氧树脂和溶剂b，升温继续反应；
38、3)最后再将溶剂c以及任选地丁醇加入反应釜中进行陈化，陈化完成后即得所述高性能改性环氧树脂；
39、更优选地，
40、步骤1)中，
41、所述聚醚多元醇选自聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阻燃微球，包含芯材和壳材，所述壳材包裹在所述芯材的外周；所述芯材为阻燃剂；所述壳材为有机壳材；优选地，所述阻燃微球的粒径为2～65微米，优选为5～40微米。
2.如权利要求1所述的阻燃微球，其特征在于：
3.一种如权利要求1-2任一所述的阻燃微球的制备方法，包括：将阻燃剂、表面活性剂与油相或水相混合后形成油包水或水包油乳液，然后加入成壳物质和交联剂反应后得到所述阻燃微球。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.一种高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料，包含有权利要求1-2任一所述的阻燃微球或者权利要求3-4任一所述的制备方法所得的阻燃微球。
6.如权利要求5所述的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料，其特征在于：
7.如权利要求6所述的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料，其特征在于：
8.如权利要求6所述的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料，其特征在于：
9.一种如权利要求6-8任一所述的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料的制备方法，包括：先将A组分、B组分分
10.一种如权利要求1-2任一所述的阻燃微球或者权利要求3-4任一所述的制备方法所得的阻燃微球或者权利要求5-8任一所述的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料或者权利要求9所述的制备方法所得的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料在航空航天领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种阻燃微球，包含芯材和壳材，所述壳材包裹在所述芯材的外周；所述芯材为阻燃剂；所述壳材为有机壳材；优选地，所述阻燃微球的粒径为2～65微米，优选为5～40微米。
2.如权利要求1所述的阻燃微球，其特征在于：
3.一种如权利要求1-2任一所述的阻燃微球的制备方法，包括：将阻燃剂、表面活性剂与油相或水相混合后形成油包水或水包油乳液，然后加入成壳物质和交联剂反应后得到所述阻燃微球。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.一种高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护涂料，包含有权利要求1-2任一所述的阻燃微球或者权利要求3-4任一所述的制备方法所得的阻燃微球。
6.如权利要求5所述的高附着低密度碳纤维复材用阻燃防护...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙坤，李海燕，张建英，曹仁伟，宋慈，秦颖，高梦岩，邱家浩，朱明绪，张世珍，
申请(专利权)人：海洋化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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