【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能性涂层，具体涉及一种特种装备用导静电防火隔热涂层。
技术介绍
1、一些含有易燃易爆组成部分的特种装备，对静电与高温都比较敏感；然而，这些特种装备在运输、储存、检测、维修等环节，都存在因静电累积而引发爆炸或火灾的可能，或是在高温环境中、出现由于对温度敏感成分而发生爆炸或次生危害的可能。因此，为杜绝静电或火灾环境中高温对特种装备安全性能的影响，通常利用导电金属接地处理或喷涂导静电涂料进行防静电、利用隔热棉、隔热涂料、防火涂料等方式进行高温防护。
2、然而，对于结构复杂的特种装备，采用隔热棉不易固定，采用有机隔热涂层易在300℃以上的高温环境中发生分解脱落、无机隔热涂层易出现涂层开裂等问题，采用防火涂料具有滞后性、无法及时进行隔热（防火涂料自身并不具备隔热功能、其主要是利用高温下的炭化分解吸收一部分热量，分解过程中形成致密炭化层，利用炭化层的低导热性再进一步阻隔热量的传递，因此，采用防火涂料进行隔热的高温初期、即炭化分解初期，其隔热效果并不明显，只有在炭化层不断形成后、热量的传递才会呈现显著降低）；可见，现有技术的隔热材料具有不易固定、易开裂脱落、具有隔热滞后性等问题。同时，研究表明，现有2mm厚度的防火隔热层，在烃类火焰的高温下灼烧5min，基材表面温度能达到180℃以上，10min后温度上升至210℃左右，1h后温度在350℃左右，因此，使用现有防火隔热层对200℃以下的温度敏感装备，难以达到有效的隔热防护效果，易出现设备工作状态异常、损坏等问题。此外，现有的导静电涂料通常采用镍、银包铜、银等金属粉末
技术实现思路
1、针对以上现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种特种装备用导静电防火隔热涂层，该导静电防火隔热涂层能够快速疏导表面电荷、防止电荷积聚，从而避免因静电累积而引发爆炸或火灾等隐患；同时，该导静电防火隔热涂层能够有效解决现有防火隔热层隔热性滞后、连接紧密性差、易出现开裂脱落等问题，隔热效果好、高温环境中隔热稳定性高。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种特种装备用导静电防火隔热涂层，导静电防火隔热涂层涂覆在金属基材或复合高分子材料外表面，其由金属基材或复合高分子材料外表面向外层依次包括防腐层、耐高温隔热层、防火功能层与导静电功能层；其中，耐高温隔热层由第二成膜物、低导热系数填料与第二功能助剂组成，防火功能层由第三成膜物与膨胀型阻燃剂组成，导静电功能层由第四成膜物、导静电填料与第三功能助剂组成。
4、基于上述方案的进一步优化，所述防腐层厚度为30～50μm，耐高温隔热层厚度为1.5～2.0mm，防火功能层厚度为1.0～1.5mm，导静电功能层厚度为20～40μm；导静电防火隔热涂层总体厚度不大于3.0mm。
5、基于上述方案的进一步优化，所述防腐层由第一成膜物、防腐功能填料与第一功能助剂（填料）组成，第一成膜物采用双酚a型环氧树脂、双酚f环氧树脂、酚醛环氧树脂中的任一种，防腐功能填料采用锌粉、磷酸锌、多聚磷酸锌、石墨烯、锌铬黄、三聚磷酸铝中的多种组合，第一功能助剂（填料）采用石墨烯材料。
6、基于上述方案的进一步优化，所述第一成膜物、防腐功能填料与第一功能助剂（填料）的质量比为10～20：10～18：3～8。
7、基于上述方案的进一步优化，所述第二成膜物、低导热系数填料与第二功能助剂的质量比为15～30：10～20：5～10。
8、基于上述方案的进一步优化，所述第二成膜物采用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、改性有机硅树脂中的任一种；低导热系数填料采用亲水性改性处理的二氧化硅气凝胶与聚合物中空微球的混合物，表面改性处理的二氧化硅气凝胶与聚合物中空微球的质量比为10～25：3～10；第二功能助剂采用碳纤维，其由0.5mm与1.5mm两种长度组成，0.5mm的碳纤维与1.5mm的碳纤维的质量比为2～5：1～3。
9、基于上述方案的进一步优化，所述聚合物中空微球为聚丙烯酸、聚苯胺、聚硅氧烷、酚醛树脂中任意一种聚合物做壁材的中空微球。
10、基于上述方案的进一步优化，所述第三成膜物与膨胀型阻燃剂的质量比为10～30：50～75。
11、基于上述方案的进一步优化，所述第三成膜物采用中玻璃化温度的丙烯酸树脂与高玻璃化温度的丙烯酸树脂，它们之间的质量比为2～4：1（通过两种不同玻璃化温度的丙烯酸树脂进行复配，能够有效平衡施工性能、硬度，避免厚涂出现开裂等问题）；膨胀型阻燃剂包括app微胶囊、膨胀石墨与高分子量聚合物，它们之间的质量比为5～10：5～15：30～50。
12、基于上述方案的进一步优化，所述app微胶囊为以氨基树脂做壁材、多聚磷酸铵（app）做芯材，直径为100～200μm的胶囊。
13、基于上述方案的进一步优化，所述高分子量聚合物采用苯基膦酰二氯和哌嗪为原料合成。
14、通过app微胶囊、膨胀石墨与高分子量聚合物组成的膨胀型阻燃剂与两种不同玻璃化温度的丙烯酸树脂组成的第三成膜物混合形成防火功能层，利用含磷、氮的高分子聚合物与膨胀石墨、app微胶囊混合形成阻燃剂，保证防火功能层材料的均匀性，避免其遇火发泡过程中，由于不均匀而出现的鼓包、凹陷等凹凸不平的问题，影响整个涂层的隔热均匀性（避免由于涂层隔热不均匀而出现薄弱点）。同时，通过膨胀石墨与耐高温隔热层中不同长度的碳纤维配合，实现防火功能层遇火发泡过程中，利用防火功能层对耐高温隔热层的挤压、实现碳纤维对膨胀石墨空隙的填充，提升发泡过程中防火功能层与耐高温隔热层之间的界面结合力、避免防火功能层由于发泡炭化而出现的脱落，且提升两层相交界面的隔热性能；此外，通过防火功能层发泡炭化过程中对耐高温隔热层的挤压，提升耐高温隔热层的致密程度，从而有效阻隔热量，实现防火功能层与耐高温隔热层之间的协调隔热作用，显著降低热量的传递，避免高温环境下温度敏感装备的严重老化或损坏；利用改性处理的二氧化硅气凝胶与聚合物中空微球组成的低导热系数填料与不同长度的碳纤维配合，还能实现防火功能层发泡过程中的缓冲，避免耐高温隔热层由于防火功能层的挤压出现裂纹、进而影响隔热性能的问题。
15、基于上述方案的进一步优化，所述第四成膜物、导静电填料与第三功能助剂的质量比为10～15：20～30：1～9。
16、基于上述方案的进一步优化，所述第四成膜物采用中玻璃化温度丙烯酸聚合物；导静电填料采用导电钛白粉、导电碳纳米管与石墨烯纳米粉的混合物，它们的质量比为25～50：5～15：10～20；第三功能助剂采用纳米级材料专用分散润湿剂（例如：sn-1035润湿分散剂）与聚脲型流变助剂（例如：byk-410流变助剂）的混合物，它们的质量比为10～20：5～15。
17、通过导电钛白粉、导电碳纳米管与石墨烯纳米粉组成的导静电填料与中玻璃化温度丙烯酸聚合物、第三功能助剂形成导静电功能层，一是利用碳纳米管特有的纳米咬合粘附机制提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：导静电防火隔热涂层涂覆在金属基材或复合高分子材料外表面，其由金属基材或复合高分子材料外表面向外层依次包括防腐层、耐高温隔热层、防火功能层与导静电功能层；其中，耐高温隔热层由第二成膜物、低导热系数填料与第二功能助剂组成，防火功能层由第三成膜物与膨胀型阻燃剂组成，导静电功能层由第四成膜物、导静电填料与第三功能助剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述防腐层厚度为30～50μm，耐高温隔热层厚度为1.5～2.0mm，防火功能层厚度为1.0～1.5mm，导静电功能层厚度为20～40μm；导静电防火隔热涂层总体厚度不大于3.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述防腐层由第一成膜物、防腐功能填料与第一功能助剂组成，第一成膜物采用双酚A型环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂中的任一种，防腐功能填料采用锌粉、磷酸锌、多聚磷酸锌、石墨烯、锌铬黄、三聚磷酸铝中的多种组合，第一功能助剂采用石墨烯材料。
4.根据权利要求2或
5.根据权利要求1所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第二成膜物、低导热系数填料与第二功能助剂的质量比为15～30：10～20：5～10。
6.根据权利要求5所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第二成膜物采用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、改性有机硅树脂中的任一种；低导热系数填料采用亲水性改性处理的二氧化硅气凝胶与聚合物中空微球的混合物，表面改性处理的二氧化硅气凝胶与聚合物中空微球的质量比为10～25：3～10；第二功能助剂采用碳纤维，其由0.5mm与1.5mm两种长度组成，0.5mm的碳纤维与1.5mm的碳纤维的质量比为2～5：1～3。
7.根据权利要求6所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第三成膜物与膨胀型阻燃剂的质量比为10～30：50～75。
8.根据权利要求7所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第三成膜物采用中玻璃化温度的丙烯酸树脂与高玻璃化温度的丙烯酸树脂，它们之间的质量比为2～4：1；膨胀型阻燃剂包括APP微胶囊、膨胀石墨与高分子量聚合物，它们之间的质量比为5～10：5～15：30～50。
9.根据权利要求8所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第四成膜物、导静电填料与第三功能助剂的质量比为10～15：20～30：1～9。
10.根据权利要求9所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第四成膜物采用中玻璃化温度丙烯酸聚合物；导静电填料采用导电钛白粉、导电碳纳米管与石墨烯纳米粉的混合物，它们的质量比为25～50：5～15：10～20；第三功能助剂采用纳米级材料专用分散润湿剂与聚脲型流变助剂的混合物，它们的质量比为10～20：5～15。
...【技术特征摘要】
1.一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：导静电防火隔热涂层涂覆在金属基材或复合高分子材料外表面，其由金属基材或复合高分子材料外表面向外层依次包括防腐层、耐高温隔热层、防火功能层与导静电功能层；其中，耐高温隔热层由第二成膜物、低导热系数填料与第二功能助剂组成，防火功能层由第三成膜物与膨胀型阻燃剂组成，导静电功能层由第四成膜物、导静电填料与第三功能助剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述防腐层厚度为30～50μm，耐高温隔热层厚度为1.5～2.0mm，防火功能层厚度为1.0～1.5mm，导静电功能层厚度为20～40μm；导静电防火隔热涂层总体厚度不大于3.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述防腐层由第一成膜物、防腐功能填料与第一功能助剂组成，第一成膜物采用双酚a型环氧树脂、双酚f环氧树脂、酚醛环氧树脂中的任一种，防腐功能填料采用锌粉、磷酸锌、多聚磷酸锌、石墨烯、锌铬黄、三聚磷酸铝中的多种组合，第一功能助剂采用石墨烯材料。
4.根据权利要求2或3所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第一成膜物、防腐功能填料与第一功能助剂的质量比为10～20：10～18：3～8。
5.根据权利要求1所述的一种特种装备用导静电防火隔热涂层，其特征在于：所述第二成膜物、低导热系数填料与第二功能助剂的质量比为15～30：10～20：5～10。
6.根据权利要求5所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张静元，刘洋，刘湘，孙宏刚，曹皓，张津涛，陈金，杨建军，陈永福，吴秀英，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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