[发明专利]一种耐高温烧蚀的柔性热防护涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种耐高温烧蚀的柔性热防护涂层在作为航天器防护涂层方面的应用，其特征在于，将柔性热防护涂层涂于航天器外表面，所述柔性热防护涂层的应用环境为1200~1600℃，耐高温烧蚀时间为50~200s，线烧蚀率0.005-0.06mm/s，所述柔性热防护涂层总厚度为0.2~5mm；

所述柔性热防护涂层的组分包括涂层基质、空心超高温陶瓷微纳米粉体、空心氧化物陶瓷微纳米粉体以及补强助剂，所述涂层基质、空心超高温陶瓷微纳米粉体、空心氧化物陶瓷微纳米粉体以及补强助剂的质量比为1：0.1~0.3：0.2~0.6：0.01~0.1；

其中，所述空心超高温陶瓷微纳米粉体的孔隙率为5%-45%，所述空心氧化物陶瓷微纳米粉体的孔隙率为10%-50%；

所述空心超高温陶瓷微纳米粉体、空心氧化物陶瓷微纳米粉体是按照如下方法制备的：

选取空心超高温陶瓷的原料和空心氧化物陶瓷的原料，分别与粘结剂通过湿法球磨进行混合，喷雾干燥后，得空心超高温陶瓷微纳米团聚粉体和空心氧化物陶瓷微纳米团聚粉体，然后进行感应等离子球化或等离子烧结得到空心超高温陶瓷微纳米粉体和空心氧化物陶瓷微纳米粉体，真空干燥后待用；

所述涂层基质为硅橡胶；所述硅橡胶包括黏度为6000~7000cp的甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基硅橡胶中的一种；

所述补强助剂包括短切陶瓷纤维和增强相；

所述短切陶瓷纤维包括氧化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硼纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维或石英纤维中的一种或多种；所述增强相包括木屑、铁红、炭黑、云母、羟基硅油或玻璃粉中的一种或多种；

所述空心超高温陶瓷微纳米粉体的原料包括硼化锆、碳化硅、碳化铪、氧化锆或氧化钽中的一种或多种；

所述空心氧化物陶瓷微纳米粉体的原料包括氧化硅、氧化铝、莫来石、氧化硼或玄武岩中的一种或多种；

所述航天器的外表面涂有层数≥2的柔性热防护涂层；当层数≥2时，每一层的涂层中所含的空心超高温陶瓷微纳米粉体和空心氧化物陶瓷微纳米粉体的总含量呈递增趋势，外层空心超高温陶瓷微纳米粉体和空心氧化物陶瓷微纳米粉体的总含量高于内层。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述柔性热防护涂层通过如下步骤制备得到：

（1）选取空心超高温陶瓷的原料和空心氧化物陶瓷的原料，分别与粘结剂通过湿法球磨进行混合，喷雾干燥后，得空心超高温陶瓷微纳米团聚粉体和空心氧化物陶瓷微纳米团聚粉体，然后进行感应等离子球化或等离子烧结得到空心超高温陶瓷微纳米粉体和空心氧化物陶瓷微纳米粉体，真空干燥后待用；

（2）将涂层基质、空心超高温陶瓷微纳米粉体、空心氧化物陶瓷微纳米粉体以及补强助剂进行混合，得耐高温烧蚀的涂层浆料；

（3）将所述涂层浆料利用刷涂或喷涂的方式，在基体表面制备总厚度为0.2~5mm的耐高温烧蚀的柔性热防护涂层，然后放入烘箱中干燥固化。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述步骤（3）中干燥固化条件为干燥温度200~300℃干燥时间12~48h。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述步骤（3）中干燥固化条件为干燥温度60~200℃干燥时间5-7d。

5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述粘结剂选自浓度0.2~2%的聚乙烯醇溶液。

6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述原料与粘结剂按质量比10：1~20：1进行配制。

7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述空心超高温陶瓷微纳米团聚粉体和空心氧化物陶瓷微纳米团聚粉体的粒径为10~100μm。

8.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述感应等离子球化的条件为：主气：30~60SCFH，辅气：3~7SCFH，送粉率：2~6RPM。

9.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述等离子烧结的条件为：烧结温度1500℃~2400℃，烧结时间为12~24h。