本发明涉及一种用于舰船甲板表面涂覆的降低舰船甲板背温的热防护涂层的结构及其应用，属于耐高温绝热防护领域。
背景技术：
在舰船装备发射过程中，甲板部位由于受到装备发射尾焰的炙烤和喷吹，其表面的环氧防锈漆很容易发生变黑、炭化、剥落等失效现象，失去对甲板的防护作用。当使用耐高温的硅树脂涂料时，又因为其粘附力、耐热形变能力不高而发生脱落、破裂等问题。如果将高温尾焰吹扫部位涂以热防护涂料，可使被吹扫金属表面隔热，减少热烧蚀和热冲击，并防止金属在多次热冲击载荷作用下产生热疲劳、热龟裂和热断裂，从而确保发射工作的可靠性，同时有望减少舰船返厂维修的次数，提高舰船的使用率。因此，热防护涂料的使用对舰船的稳定运行和高效服役具有重要意义。此外，舰船服役于海洋的高温高湿、高盐雾、高紫外线照射等特殊的自然环境，对甲板用热防护涂层也提出了更高的要求。
利用专门的热防护涂层材料和结构可以对舰船甲板进行热防护，这种热防护涂层可以起到保护舰船甲板的作用，防止了舰船甲板在多次发射后产生热疲劳、热龟裂和热断裂，可确保发射工作的可靠性，提高了舰船的使用率。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是对舰船甲板增加热防护措施，具体是提供一种能够承受装备发射尾焰吹扫，金属背温不超过120℃的热防护涂层。
本发明的技术方案为：
一种舰船甲板用热防护涂层的结构，具体为：于舰船甲板外表面依次设置有机底层、耐火轻质骨料和无机表层，其中，所述耐火轻质骨料一部分镶嵌在有机底层中，一部分镶嵌在无机表层之中，耐火轻质骨料穿插在有机底层和无机表层中形成“钉扎”结构。
按质量比计，有机底层由环氧树脂65～80％、固化剂聚酰胺10～20％、增韧剂液态橡胶5～20％组成；
所述的环氧树脂为双酚a缩水甘油醚型环氧树脂、双酚f环氧树脂、双酚s环氧树脂、卤代双酚a型环氧树脂、氢化双酚a环氧树脂、双酚ad型环氧树脂、羟甲基双酚a环氧树脂中的一种或两种以上，环氧值范围0.2～0.6。
所述的增韧剂液体橡胶为二烯类液体橡胶、链烯烃类液体橡胶、聚氨酯类液体橡胶、液体硅橡胶、液体聚硫橡胶、液体氟橡胶中的一种或两种以上，数均分子量范围为3000～6000。
耐火轻质骨料耐火度不小于1200℃，al2o3含量为10％～55％，耐火轻质骨料的目数为6～35目。
在本发明中耐火轻质骨料镶嵌在有机底层和无机表层中间，可使得两层的连接更加紧密，同时，对耐火轻质骨料的要求为能够耐受高温，由于骨料未暴露于表面，因此对骨料的要求为可以耐受一定高温即可，优选耐火温度为不小于1200℃，同时，考虑到成本的要求，耐火轻质骨料优选于页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩中的一种或两种以上，但这并不限制对耐火轻质骨料的选择。
无机表层是由焦宝石、堇青石、铝酸盐水泥和硅灰组成，其中，按质量比计，焦宝石40～70％，堇青石5～25％，铝酸盐水泥10～30％，硅灰2～10％；
按质量比计，焦宝石优选为45～65％，堇青石优选为12～25％，铝酸盐水泥优选为12～28％，硅灰优选为2～8％。
所述焦宝石的目数为6～35目和100目，堇青石的粒度为0.5～1mm。
耐火轻质骨料的质量与有机底层的质量比为1∶(0.2～0.8)。
舰船甲板用热防护涂层的制备为：
有机底层的制备：将环氧树脂、固化剂聚酰胺、增韧剂液态橡胶混合后，涂覆在舰船甲板外表面上；
耐火轻质骨料中间层的制备：将耐火轻质骨料均匀铺撒粘贴在有机底层上；
无机表层的制备：首先将6～35目和100目筛下组份的焦宝石混合均匀，然后再将混合后的焦宝石与堇青石、铝酸盐水泥、硅灰混合，待混合均匀后，加水搅拌得到无机表层混料，将无机表层混料涂覆在耐火轻质骨料之上。
提供一个无机表层制备的优选方案：首先将6～35目和100目筛下组份的焦宝石按照质量比1∶(0.6～1.2)进行混合均匀，然后再将混合后的焦宝石与堇青石、铝酸盐水泥、硅灰按照质量比(8～15)∶(2～6)∶(3～6)∶1混合，待混合均匀后，加水搅拌，加水量为无机表层配料量的16～19％。
有机底层厚度为2～6mm；无机表层的厚度为6～24mm；热防护涂层有机底层、耐火轻质骨料和无机表层总厚度为8～30mm。
本发明提供了一种上述热防护涂层的结构用于舰船甲板外表面作为热防护涂层的应用，具体为：于舰船甲板外表面依次设置有机底层、耐火轻质骨料、无机表层，其中，所述耐火轻质骨料一部分镶嵌在有机底层中，一部分镶嵌在无机表层之中。
所述舰船甲板外表面的材料为金属。
本发明所述热防护涂层材料的结构用于舰船甲板上，具体涂覆在舰船甲板外表面上，所述舰船甲板外表面的材料为金属，将本发明所述热防护涂层涂覆于金属外表面时须预先将甲板金属表面的防锈漆等除净。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种热防护涂层的结构，所述热防护涂层结构由有机底层、耐火 轻质骨料和无机表层组成，其中，耐火轻质骨料一部分镶嵌在有机底层中，一部分镶嵌在无机表层之中，形成“钉扎”结构。该结构采用耐火度高、隔热效果好的耐火轻质骨料颗粒作为第二层材料连接有机底层和无机表层，当有机底层和无机表层两层材料固化后，耐火轻质骨料起到物理上的“钉扎”作用，这种“钉扎”结构能更好的起到连结上下两层材料的作用，使材料更好的成为一个整体结构。本发明的热防护涂层能够承受舰船发射装备模拟燃气流冲刷，金属背面温度不超过120℃，涂层具有良好的耐高温燃气流冲刷性能和隔热性能。本发明应用时，将有机底层、耐火轻质骨料和无机表层依次涂覆在舰船甲板上，由于本发明表层材料是由无机非金属材料组成，材料的耐火度高，强度大，当舰船装备发射时，涂层受到燃气流的高温以及高速的冲刷，涂层的表层材料能够耐烧蚀并且耐冲刷，起到了隔热作用，因此保护了舰船甲板。
由此可见，经过本发明将大大减少金属基体的热烧蚀和热冲击，金属的背温将会大大降低，从而有效地对舰船甲板起到热防护的作用。
附图说明
图1为热防护涂层材料的结构示意图，图中：1-钢板2-有机底层3-耐火轻质骨料4-无机表层。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来进一步描述本发明，但不限制本发明所要保护的范围。
本发明实施例所用到的原料都可以从市场购买得到，其规格符合行业标准。环氧树脂：型号为sm828，固化剂聚酰胺：型号为650，生产厂家是无锡光明化工有限公司。增韧剂液态橡胶：型号为数均分子量4000，生产厂家是大连金州盛达橡塑制品有限公司。耐火轻质骨料：6～35目，生产厂家是淄博宝石窑炉材料有限公司。铝酸盐水泥：型号为secar71，生产厂家是凯诺斯(中国)铝酸盐技术有限公司。焦宝石：6～35目和100目筛下组份，生产厂家是淄博宝石窑炉材料有限公司。堇青石：粒度0.5～1mm，生产厂家偃师市光明高科耐火材料制品有限公司。硅灰：型号970，生产厂家是上海天恺硅粉材料有限公司。
实施例1热防护涂层的制备
1.有机底层的制备：将环氧树脂sm828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7∶2∶1比例混合后，涂覆在除锈、除漆后的190×120×5mm的钢板上，涂覆厚度为2mm。
2.耐火轻质骨料中间层的制备：将6～35目的耐火轻质骨料均匀铺撒粘贴在有机底层上，耐火轻质骨料使用量与有机底层的质量比为1∶0.3。
3.无机表层的制备：首先将6～35目和100目筛下组份的焦宝石按照1∶1的质量比例混合均匀，然后再将混合后的焦宝石与堇青石、铝酸盐水泥、硅灰按照质量比12∶3∶4∶1混合。待混合均匀后，加水搅拌3min，加水量为表层配料量的16％ (质量分数)。将表层材料涂覆在耐火轻质骨料之上，涂覆厚度为8mm，制备总厚度为10mm的热防护涂层。
对金属钢板上热防护涂层隔热的热防护效果进行试验：
采用ya6804型氧气煤油发动机对试样进行试验件背面温度的测试，试样为金属钢板一侧涂有热防护涂层材料，不带有涂层的金属面为背面。试验条件：发动机燃烧室压力：pc＝1.4±0.05mpa；发动机余氧系数：α＝0.7±0.03；发动机喷口直径：65mm；发动机燃料：氧气、煤油；燃气流出口流速：2390m/s；燃气流出口温度：2210k；烧蚀试验时间：5s/件。试验条件为模拟舰船装备发射时的尾焰吹扫情况，火焰吹扫涂有耐高温涂层材料一侧的金属钢板。测试金属钢板的背面温度。10mm涂层厚的金属件背面温度测量结果如表1所示。从表中可以看出，涂覆10mm涂层厚的试样的背温为72.4℃。试验结果表明，本发明的热防护涂层材料与结构具有良好的隔热性能，并且保护了金属底材。
表110mm热防护涂层试样的性能
实施例2热防护涂层的制备
1.有机底层的制备：将环氧树脂sm828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照7∶2∶1比例混合后，涂覆在除锈、除漆后的190×120×5mm的钢板上，涂覆厚度为4mm。
2.耐火轻质骨料中间层的制备：将6～35目的耐火轻质骨料均匀铺撒粘贴在有机底层上，耐火轻质骨料使用量与有机底层的质量比为1∶0.7。
3.无机表层的制备：首先将6～35目和100目筛下组份的焦宝石按照1∶1的质量比例混合均匀，然后再将混合后的焦宝石与堇青石、铝酸盐水泥、硅灰按照质量比12∶3∶4∶1混合。待混合均匀后，加水搅拌3min，加水量为表层配料量的16％(质量分数)。将表层材料涂覆在耐火轻质骨料之上，涂覆厚度为26mm，制备总厚度为30mm的热防护涂层。
对金属钢板上热防护涂层隔热的热防护效果进行试验：
采用ya6804型氧气煤油发动机对试样进行试验件背面温度的测试，试样为金属钢板一侧涂有耐高温涂层材料，不带有涂层的金属面为背面。试验条件：发动机燃烧室压力：pc＝1.4±0.05mpa；发动机余氧系数：α＝0.7±0.03；发动机喷口直径：65mm；发动机燃料：氧气、煤油；燃气流出口流速：2390m/s；燃气流出口温度：2210k；烧蚀试验时间：10s/件。试验条件为模拟舰船装备发射时的尾焰吹扫情况，火焰吹扫涂有耐高温涂层材料一侧的金属钢板。测试金属钢板的背面温度。30mm涂层厚的金属件背面温度测量结果如表2所示。从表中可以看出，涂覆30mm涂层厚的试样的背温为74.2℃。试验结果表明，本发明的耐高温涂层材料与结构具有良好的隔热性能，并且保护了金属底材。
表230mm热防护涂层试样的性能
实施例3热防护涂层的制备
1.有机底层的制备：将环氧树脂sm828、固化剂聚酰胺650、增韧剂液态橡胶按照8∶2.7∶1比例混合后，涂覆在除锈、除漆后的190×120×5mm的钢板上，涂覆厚度为3mm。
2.耐火轻质骨料中间层的制备：将6～35目的耐火轻质骨料均匀铺撒粘贴在有机底层上，耐火轻质骨料使用量与有机底层的质量比为1∶0.4。
3.无机表层的制备：首先将6～35目和100目筛下组份的焦宝石按照1∶0.8的质量比例混合均匀，然后再将混合后的焦宝石与堇青石、铝酸盐水泥、硅灰按照质量比11∶5∶5∶1混合。待混合均匀后，加水搅拌3min，加水量为表层配料量的16.5％(质量分数)。将表层材料涂覆在耐火轻质骨料之上，涂覆厚度为17mm，制备总厚度为20mm的热防护涂层。
对金属钢板上热防护涂层隔热的热防护效果进行试验：
采用ya6804型氧气煤油发动机对试样进行试验件背面温度的测试，试样为金属钢板一侧涂有热防护涂层材料，不带有涂层的金属面为背面。试验条件：发动机燃烧室压力：pc＝1.4±0.05mpa；发动机余氧系数：α＝0.7±0.03；发动机喷口直径：65mm；发动机燃料：氧气、煤油；燃气流出口流速：2390m/s；燃气 流出口温度：2210k；烧蚀试验时间：10s/件。试验条件为模拟舰船装备发射时的尾焰吹扫情况，火焰吹扫涂有热防护涂层材料一侧的金属钢板。测试金属钢板的背面温度。20mm涂层厚的金属件背面温度测量结果如表3所示。从表中可以看出，涂覆20mm涂层厚的试样的背温为76.8℃。试验结果表明，本发明的热防护涂层与结构具有良好的隔热性能，并且保护了金属底材。
表320mm热防护涂层试样的性能