一种复合型阻燃剂、镁合金或铝合金用防火涂层材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种复合型阻燃剂、镁合金或铝合金用防火涂层材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着c919等大型飞机的商业运营成功，为后续航空器型号的研制注入了新的动能，航空器的轻量化和经济性受到越来越多的关注，使用轻质材料成为航空器设计者们的首选。镁合金的比重与塑料相近，强度和刚度不亚于铝合金，具有较强的抗震、放电磁、导热、导电等优异性能，在航空器的使用潜能巨大。然而，镁合金的易燃性、耐热性差、活性高缺乏稳定性也限制了其在防火要求极高的航空器上大量使用。新型航空铝合金也面临防火的巨大难题。目前，在航空行业倾向于采用防火涂层材料提升镁合金和铝合金的防火性能。

2、航空器运行环境复杂，材料空间狭小，高膨胀比防火涂层会使航空器功能受限；运行中伴随大量的震动，低强度涂层材料极易脱落，防火性能不能达到要求；此外，航空器的可维修性要求防火涂层具有很好的可褪除性。现阶段，无法实现材料和部件在大火焰冲击条件下强度性能的实时监测，以评估该材料或部件耐火性和防火性，进而表面其适航符合性。因此，基于航空器和材料轻量化的要求，亟需一种具有较低的厚度、低膨胀比、高隔热、适中的附着力和硬度、可褪除性的防火涂层材料。

3、cn202310322757(一种镁合金用膨胀型陶瓷化防火涂层材料及其制备方法和应用)公开了一种镁合金的膨胀性防火涂层。采用环氧成膜剂、有机橡胶、氧化锆陶瓷、膨胀石墨、聚磷酸铵、氢氧化铝、固化剂、有机溶剂等原材料，通过搅拌混合、过滤、筛分，在经喷砂的镁合金表面喷涂制备膨胀的防火涂层，可满足1100℃的火焰冲击15min。然而，该涂层的原材料使用多；采用的橡胶等成膜剂，材料强度低，极易破坏；具有高膨胀比，不利于航空运行；为满足航空规章(ccar25.853和ccar 33.17)的防火条款要求往往需要增加涂层厚度，造成重量增加；没有快速修补和可褪性能力。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种满足民航ccar25.853和ccar 33.17和ac 20-135防火要求的高耐温能力、高强度、低厚度和可维修与可褪的镁合金、铝合金用防火涂层材料及制备方法。

2、本发明提供了一种复合型阻燃剂，它是由下述质量比的原料组成：

3、三聚氰胺聚磷酸盐10-15份、三聚氰胺氰尿酸盐10-15份、壳聚糖2-5份、高岭土2-5份。

4、进一步优选地，它是由下述质量比的原料组成：

5、三聚氰胺聚磷酸盐12份、三聚氰胺氰尿酸盐12份、壳聚糖3份、高岭土3份。

6、本发明还提供了所述的复合型阻燃剂在制备镁合金或铝合金用防火涂层材料中的应用。

7、本发明提供了一种镁合金或铝合金用防火涂层材料，它是由醇酸改性酚醛树脂、所述的复合型阻燃剂、空心玻璃微珠、玄武岩纤维制备而成，其质量配比为：

8、醇酸改性酚醛树脂15-25份、复合型阻燃剂24-40份、空心玻璃微珠5-15份、玄武岩纤维2-5份。

9、进一步优选地，所述的醇酸改性酚醛树脂、复合型阻燃剂、空心玻璃微珠、玄武岩纤维的质量配比为：

10、醇酸改性酚醛树脂20份、复合型阻燃剂30份、空心玻璃微珠15份、玄武岩纤维5份。

11、其中，所述的空心玻璃微珠的粒径为10-50微米；密度为0.2-0.4g/ml；玄武岩纤维的直径为20-40微米；长径比5：1-10：1。

12、本发明提供了一种所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料的制备方法，其特征在于：

13、a、称取各质量配比的原料；

14、b、将原料加入有机溶剂中，在1000-1500rpm的搅拌条件下混合1-3h，然后用研磨机研磨0.5-2h，然后涂刷或喷涂在铝合金或镁合金的表面，干燥3-9天即得防火涂层材料。

15、所述的有机溶剂是二甲苯、甲苯、环己酮。

16、进一步优选地，在1300rpm的搅拌条件下混合2h；研磨机研磨1h；干燥天数为7天。

17、本发明还提供了所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料在航空器用防火涂层中的应用。

18、与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

19、(1)醇酸改性酚醛树脂为基体材料，以高效协同的复配阻燃剂为基础，添加了壳聚糖、高岭土和空心玻璃微珠制备防火涂层材料。可以快速形成碳层网络结构，空心层降低热量的传递，提高了涂层的防火能力，有效防护镁合金和铝合金材料。此外，大幅度的减小了涂层的重量，基体材料具有良好的可褪性，为航空器的可维修性和减重提供基础。

20、(2)本发明在三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐高效阻燃剂的基础上，加入壳聚糖、高岭土，其本身具有优良的耐高温性能，而且在受热后形成连续完整且致密的碳层、插层结构多层次结构，从而达到隔绝热源，抑制热量传递，提升了涂层防火的极限功能。同时，减少烟释放，这也是航空器防火条款要求的一个重要指标。

21、(3)本发明在不仅采用了复配的高效复合型阻燃剂，还采用了空心玻璃微珠，起到物理阻隔热量传递，减少了ac20-135规定的高温和高热流的火焰对防火涂层热量的传递，起到保护基体作用，同时减小了涂层的重量。

技术特征：

1.一种复合型阻燃剂，其特征在于：它是由下述质量比的原料组成：三聚氰胺聚磷酸盐10-15份、三聚氰胺氰尿酸盐10-15份、壳聚糖2-5份、高岭土2-5份。

2.根据权利要求1所述的复合型阻燃剂，其特征在于：它是由下述质量比的原料组成：

3.权利要求1或2所述的复合型阻燃剂在制备镁合金或铝合金用防火涂层材料中的应用。

4.一种镁合金或铝合金用防火涂层材料，其特征在于：它是由醇酸改性酚醛树脂、权利要求1或2所述的复合型阻燃剂、空心玻璃微珠、玄武岩纤维制备而成，其质量配比为：

5.根据权利要求4所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料，其特征在于：所述的醇酸改性酚醛树脂、复合型阻燃剂、空心玻璃微珠、玄武岩纤维的质量配比为：

6.根据权利要求4或5所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料，其特征在于：所述的空心玻璃微珠的粒径为10-50微米；密度为0.2-0.4g/ml；玄武岩纤维的直径为20-40微米；长径比5：1-10：1。

7.一种权利要求4-6任意一项所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂是二甲苯、甲苯、环己酮。

9.根据权利要求7所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料的制备方法，其特征在于：在1300rpm的搅拌条件下混合2h；研磨机研磨1h；干燥天数为7天。

10.权利要求4-6任意一项所述的镁合金或铝合金用防火涂层材料在航空器用防火涂层中的应用。

技术总结本发明涉及一种复合型阻燃剂，它是由下述质量比的原料组成：三聚氰胺聚磷酸盐10‑15份、三聚氰胺氰尿酸盐10‑15份、壳聚糖2‑5份、高岭土2‑5份。本发明还提供了一种镁合金或铝合金用防火涂层材料。本发明通过将醇酸改性酚醛树脂作为基体材料，以高效协同的复配阻燃剂为基础，添加了壳聚糖、高岭土和空心玻璃微珠制备防火涂层材料，可以快速形成碳层网络结构，空心层降低热量的传递，提高了涂层的防火能力，有效防护镁合金和铝合金材料，大幅度的减小了涂层的重量，基体材料具有良好的可褪性，减少烟释放，保护基体作用，同时减小了涂层的重量，为航空器的可维修性和减重、推广提供基础。技术研发人员：李林,刘曦非,苏正良,张亚博,钟超越,刘又瑞,王玉琢,包文婷,彭华乔,夏祖西受保护的技术使用者：中国民用航空总局第二研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/23