Теплоизоляционное покрытие и способ его изготовления
THERMAL INSULATION COATING AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE

Изобретение относится к предохранительным или защитным приспособлениям от огня и взрыва для тары и боеприпасов и может быть использовано для изготовления теплоизоляционного покрытия в оборонной и гражданской промышленности.
Известна обечайка тепловой изоляции и способ ее изготовления, описанная в патенте РФ №2667038 С1. Изготовление обечайки тепловой изоляции включает формообразование заготовки сотового наполнителя. Заготовки сотового наполнителя получают по форме требуемой геометрии обечайки. Затем соты наполнителя послойно заполняют неорганическим связующим с гомогенизированными эндотермическими добавками на основе карбонатов магния и кальция и армирующими присадками на основе нанокарбида кремния. Каждый слой сушат потоком горячего воздуха. Обечайку с заполненными сотами помещают в конвекционную сушильную камеру до окончания сушки.
Недостатками данной обечайки и способа ее изготовления является высокая плотность конечного изделия, что повышает теплопроводность. Так же недостатками являются низкая скорость изготовления и высокая температура разложения эндотермических добавок, что ограничивает сферу ее использования, особенно для высокоэнергетических веществ.
Известно теплозащитное покрытие, описанное в патенте RU №2631302 С2. Теплозащитное покрытие включает, мас. %: полимер «Стиросил» марки А - 69,3, микросферы стеклянные марки МС-ВП-А9 группы 2÷3 - 11,9, слюду молотую СМФ-125 - 8,4, подслой П-11 - 10,4, где суммарное содержание компонентов без отвердителя-катализатора К-68 составляет 100 мас. % и отвердитель-катализатор в количестве 2 г на 100 г массы теплозащитного покрытия. Предлагаемое ТЗП готовится перемешиванием расчетного и взвешенного количества компонентов, исключая отвердитель катализатор К-68, до получения однородной массы в смесителе лопастного типа с частотой вращения при перемешивании от 50 до 150 об/мин. Перед применением в полученную смесь вводится расчетное количество бензина (нефраса С2-80/120) и расчетное количество отвердителя катализатора К-68 при непрерывном перемешивании. Покрытие наносится или непосредственно на изделие, или в виде листов, приклеиваемых к нему в зависимости от конструктивных особенностей и условий эксплуатации. После подготовки поверхности изделия и нанесения на нее адгезионного слоя на основе подслоя П-11 с помощью установки пневматического распыления, наносится предлагаемая композиция ТЗП с минимальной межслойной выдержкой до 10-15 мин до заданной толщины 2÷20 мм, в зависимости от назначения. При этом давление подачи композиции в распылительную головку составляет 0,3÷0,4 МПа. Выдержка покрытия производится при температуре 20°÷30°С в течение 24 часов, при температуре 50°÷60°С в течение 5 часов.
Недостатками данного теплозащитного покрытия являются невысокая скорость изготовления и высокое процентное содержание связующего, что снижает его эффективность и уменьшает процентное содержание рабочих компонентов.
Задачей данного изобретения является создание теплоизоляционного покрытия и способа его изготовления.
Технический результат изобретения заключается в создании теплоизоляционного покрытия высокой прочности, обладающего малой массой, низкой теплопроводностью и способе изготовления.
Технический результат достигается тем, что теплоизоляционное покрытие содержащее полимерный композиционный пластик в качестве связующего, и содержит в себе неорганические, мелкодисперсные вещества с эндотермическим эффектом в количестве 50-80% от общей массы, мелкодисперсные добавки, снижающие вес и теплопроводность в количестве 2-10% от общей массы, а полимерный композиционный пластик в количестве 10-40% от общей массы, а способ изготовления теплоизоляционного покрытия, характеризующийся тем, что включает в себя смешивание всех компонентов, причем массой заполняют формы любой геометрии и затем происходит отверждение как самопроизвольная реакция полимеризации.
Вышеуказанный технический результат достигается следующим образом:
1) Полимерный композиционный пластик, состоящий из двух компонентов, один из которых отвердитель. Данный полимерный композиционный пластик составляет 10-40% общей массы теплоизоляционного покрытия.
2) Неорганические, мелкодисперсные вещества, обладающие эндотермическим эффектом. Данные вещества составляют 50-80% общей массы теплоизоляционного прокрытия.
3) Мелкодисперсные добавки, повышающие прочность, снижающие вес и теплопроводность. Данные добавки составляют 2-10% общей массы теплоизоляционного покрытия.
Вышеуказанный компонентный состав смешивается в течение 3-5 минут.
После проведения смешивания данным компонентным составом заполняют формы необходимой геометрии.
После заполнения форм происходит самопроизвольный процесс отверждения, заключающийся в реакции полимеризации в течении 30 минут.
Затем происходит извлечение отвержденного, готового к эксплуатации, теплоизоляционного покрытия.
Технический результат поясняется следующим примером:
Для проведения испытаний был подготовлен образец в виде круглой шайбы толщиной 9 мм и диаметром 80 мм.
Для испытания данного теплозащитного слоя был смоделирован процесс возгорания в торпедном отсеке подводной лодки, для этого была собрана испытательная установка.
Испытательная установка поясняется фиг. 1. Ниже приведен перечень позиций и их наименований, отраженных на фиг1:
1 - Имитатор высокоэнергетического вещества (имитатор ВВ); 2 - шайба теплозащитного покрытия (ТЗП); 3 - стальная шайба; 4 - алюминиевая шайба; 5 - теплоизоляционный материал (минеральная вата); 6 - термопара в зоне 4; 7 - термопара в зоне 3; 8 - термопара в зоне 2; 9 -термопара в зоне 1; 10 - источник открытого пламени; 11 - станина.
Был собран и вертикально подвешен образец, имитирующий боевое отделение торпеды. Образец состоял из алюминиевой шайбы и стальной шайбы, имитирующими корпус торпеды, следующим слоем была шайба теплозащитного слоя, следующим слоем была цилиндрическая шашка имитатор высокоэнергетического вещества. Весь образец был помещен в теплоизоляционный материал (минеральная вата), в целях минимальной отдачи тепла в окружающую среду для ужесточения условий эксперимента.
Под образцом располагался источник открытого пламени обеспечивающий температуру в зоне нагрева от 800°С до 1100°С.
Для снятия показаний изменения температуры с течением времени были определены 4 зоны съема показаний в который были помещены термопары.
1) Зона 1 - «Зона нагрева» - Зона между источником пламени и алюминиевой шайбой.
2) Зона 2 - «Алюминий-сталь» - Зона между алюминиевой шайбой и стальной шайбой.
3) Зона 3 - «Сталь-теплозащитное покрытие (ТЗП)» - Зона между стальной шайбой и шайбой теплозащитного покрытия.
4) Зона 4 - «Теплозащитное покрытие (ТЗП) - имитатор высокоэнергетического вещества (Имитатор ВВ)» - Зона между шайбой теплозащитного слоя и цилиндрической шашкой высокоэнергетического вещества.
На Фиг. 2 приведен график изменения температуры в процессе испытаний. По вертикальной оси отложена температура в градусах Цельсия. По горизонтальной оси отложено время в секундах.
Из приведенного ниже графика распределения температур видно, что температура линейно возрастает, пока длится разложение эндотермических компонентов. В момент полного разложения данных компонентов температура начинает возрастать в зоне 4. То есть температура в имитаторе высокоэнергетического вещества находится в пределах до 100°С в течение 28 минут при температуре, создаваемой источником открытого пламени от 800°С до 1100°С.
Так же скорость роста температуры снижается мелкодисперсными добавками, повышающие прочность, снижающие вес и теплопроводность.