Способ получения высокотемпературного теплозащитного покрытия

Изобретение относится к способам защиты поверхностей от воздействия высоких температур и может быть применено в теплоэнергетике, строительстве, нефтегазовых отраслях, химической и космической промышленности. Способ получения высокотемпературного теплозащитного покрытия, включающий нанесение на поверхность изделия нескольких слоев полимерной композиции, содержащей связующее и наполнитель, с промежуточной сушкой каждого слоя и окончательной термообработкой покрытия, отличается тем, что перед нанесением полимерной композиции на подготовленную поверхность изделия методом наложения кистью при температуре 15÷30°C наносится 20÷30 мкм адгезионного слоя на основе подслоя П-11, выполненного из компонента полимерной композиции, позволяющего компенсировать ее однородность и получить адгезионную прочность между компонентами композиции и к поверхности изделия, с последующей сушкой на воздухе при температуре 15÷30°C в течение 40÷60 мин, одновременно с нанесением адгезионного слоя в смесителе готовят полимерную композицию, содержащую низкомолекулярный полимер «Стиросил», наполнители, разбавитель-компенсатор подслой П-11, в которую при постоянном ее перемешивании, перед применением, вводят растворитель и отвердитель - катализатор, послойно наносят полученную композицию на изделие с минимальной толщиной слоя 0,15÷0,20 мм и с межслойной выдержкой 15÷20 мин, с последующей адаптацией покрытия в течение 3÷4 ч при температуре 18÷35°C и термообработкой при температуре 50÷60°C в течение 5 ч. Задачей изобретения является обеспечение повышенной эксплуатационной надежности теплозащитного покрытия ТЗП при высоких рабочих температурах (до 1100°С) за счет увеличения адгезионной прочности между компонентами композиции ТЗП и самого ТЗП к поверхности изделия, исключения стеканий и наплывов, а также сокращения технологического времени нанесения ТЗП. Способ получения высокотемпературного ТЗП при относительно высокой технологичности и низкой трудоемкости обеспечивает повышение физико-механических показателей ТЗП, контроль толщины наносимых слоев и, как следствие, окончательной толщины ТЗП на изделиях различной геометрической формы. 3 табл.

 

Изобретение относится к способам защиты поверхностей от воздействия высоких температур и может быть применено в теплоэнергетике, строительстве, нефтегазовых отраслях, химической и космической промышленности.

Известные способы нанесения теплозащитных покрытий (ТЗП) зачастую не обеспечивают равномерной толщины покрытия по всей плоскости нанесения. Многослойные покрытия могут накапливать с каждым слоем дефект толщины, который может зависеть от режимов нанесения, инструмента, конфигурации обрабатываемой поверхности и др., что не обеспечивает стабильных значений теплозащиты по всей поверхности и производительности нанесения покрытия. Кроме того, известные способы являются технологически сложными и трудоемкими в выполнении.

Известен способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия, включающий последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев, сначала жидкокерамического покрытия из полимерной композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, и вспомогательные целевые добавки, затем на полученное покрытие при необходимости наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее наносят один или несколько слоев полимерной вспучивающейся огнестойкой композиции с добавками, обеспечивающими получение вспучивающегося покрытия, и далее осуществляют окончательную сушку покрытия, при этом жидкокерамическое покрытие выполнено из композиции, содержащей в качестве одной из вспомогательных добавок антипирен полифосфат аммония /RU, №2352601, 2009 г./.

Известный способ недостаточно технологичен и трудоемок, не обеспечивает равномерной толщины слоя покрытия на изделиях сложной формы, при этом температура эксплуатации составляет не более 800°С.

Наиболее близким является способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия, включающий последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев, сначала жидкокерамического покрытия из полимерной композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, и вспомогательные целевые добавки, затем на еще не высохшее покрытие наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее на поверхность стеклохолста наносят один или несколько слоев жидкокерамического покрытия, далее осуществляют окончательную сушку покрытия, а перед окончательной сушкой дополнительно наносят один или несколько слоев стеклохолста на еще невысохший слой жидкокерамического покрытия, при этом жидкокерамическое покрытие выполнено из композиции, содержащей в качестве одной из вспомогательных добавок антипирен полифосфат аммония /RU, №2352467, 2009 г. /.

Известный способ недостаточно технологичен и трудоемок, излишне многокомпонентен, не обеспечивает одинаковой толщины слоя покрытия, при этом температура эксплуатации составляет не более 800°С.

Задачей изобретения является обеспечение повышенной эксплуатационной надежности ТЗП при высоких рабочих температурах (до 1100°С), за счет увеличения адгезионной прочности между компонентами композиции ТЗП и самого ТЗП к поверхности изделия, исключения стеканий и наплывов, а также сокращения технологического времени нанесения ТЗП.

Это достигается тем, что в способе получения высокотемпературного ТЗП, включающем нанесение на поверхность изделия нескольких слоев композиции, содержащей связующее и наполнитель, с промежуточной сушкой каждого слоя и окончательной термообработкой покрытия, перед нанесением композиции ТЗП на подготовленную поверхность изделия методом наложения кистью при температуре 15÷30°С наносится 20÷30 мкм адгезионного слоя, выполненного из компонента композиции, позволяющего компенсировать ее однородность и получить высокую адгезионную прочность между компонентами композиции к поверхности изделия, с последующей сушкой на воздухе при температуре 15÷30°С в течение 40÷60 минут, одновременно с нанесением адгезионного слоя в смесителе готовят композицию, в которую при постоянном ее перемешивании, перед применением, вводят растворитель и отвердитель - катализатор, и послойно наносят полученную композицию на изделие с минимальной толщиной слоя 0,15÷0,20 мм и с межслойной выдержкой 15÷20 минут, с последующей адаптацией покрытия в течение 3÷4 часов при температуре 18÷35°С и термообработкой при температуре 50÷60°С в течение 5 часов.

Рассмотрим способ получения высокотемпературного ТЗП на примере нанесения на поверхность изделия композиции, включающей в свой состав низкомолекулярный полимер «Стиросил» марки А ТУ38.103453-99 и наполнители в виде слюды молотой СМФ-125 ГОСТ 855-74 и микросфер стеклянных полых натриевых борсиликатного состава марки МС-ВП-А9 группы 2÷3 ТУ 6-48-91-92, отвердитель - катализатор К-68 38.303-04-05-90, разбавитель-компенсатор состава подслой П-11 ТУ 38.303-04-06-90 и растворитель бензин ТУ 38.401-67-108-92.

Получение высокотемпературного ТЗП происходит в следующей технологической последовательности:

1. С применением смесителя лопастного с частотой вращения 50÷150 об/мин по рецептуре и в соответствии с требованием технических условий и технологии готовят композицию ТЗП, перемешивая до однородной массы низкомолекулярный полимер «Стиросил», наполнители: слюду и микросферы, подслой П-11.

2. На предварительно подготовленную поверхность изделия методом наложения кистью при температуре 15÷30°С, с последующей сушкой на воздухе в течение 40÷60 минут, наносим адгезионный слой толщиной 20÷30 мкм на основе подслоя П-11, выполненного из компонента композиции, позволяющего компенсировать ее однородность и получить высокую адгезионную прочность между компонентами композиции к поверхности изделия.

а) если поверхность изделия выполнена из металла подготовка ведется в соответствии с ОСТ 92-1481-74;

б) если из неметалла - в соответствии с ОСТ 92-0967-75.

3. В композицию, подготовленную в соответствии с п. 1, при непрерывном ее перемешивании, вводим расчетное количество отвердителя-катализатора К-68 и растворителя - бензина (нефраса).

4. Наносим полученную по п. 3 композицию ТЗП на подготовленную по п. 2 поверхность изделия методом распыления с помсощью пневмоустановки и краскораспылителя при давлении подачи композиции ТЗП в распылительную головку 3÷4×10^-5 Па (от 3 до 4 ат).

5. Проводим адаптацию нанесенного покрытия на воздухе в течение 3÷4 часов, при температуре 18÷35^0;

6. Термообработка в течение 5 часов при температуре 50÷60°С;

7. Контроль качества ТЗП, включая проведение испытаний основных физико -механических показателей: адгезионной прочности, плотности, разрушающего напряжения при растяжении, относительного удлинения при разрыве и др.

В таблице 1 приведены примеры 1-3 получения высокотемпературного ТЗП, в таблице 2 - физико - механических показатели ТЗП по примерам 1-3, в таблице 3 - сравнительный анализ показателей по предлагаемому способу и прототипу (RU, №2352467).

Из приведенных таблиц, на примере 1 видно, что с уменьшением факторов температуры, толщины слоя покрытия и времени значительно снижаются физико-механические показатели получаемого высокотемпературного ТЗП, что обусловлено замедлением адсорбционных и релаксационных процессов в ТЗП.

На примере 3 наблюдается не значительное снижение адгезионной прочности, разрушающего напряжения при растяжении, относительного удлинения, что обусловлено неравномерностью толщин промежуточных слоев, образовавшихся в результате наплывов и стеканий, при этом непроизводительно увеличивается технологическое время нанесения покрытия.

Пример 2, выполненный по предложенной формуле, является оптимальным вариантом получения высокотемпературного ТЗП.

Предлагаемый способ получения высокотемпературного ТЗП при относительно высокой технологичности и низкой трудоемкости обеспечивает повышение физико-механических показателей ТЗП, контроль толщины наносимых слоев и, как следствие, окончательной толщины ТЗП на изделиях различной геометрической формы.

Способ получения высокотемпературного теплозащитного покрытия, включающий нанесение на поверхность изделия нескольких слоев полимерной композиции, содержащей связующее и наполнитель, с промежуточной сушкой каждого слоя и окончательной термообработкой покрытия, отличающийся тем, что перед нанесением полимерной композиции на подготовленную поверхность изделия методом наложения кистью при температуре 15÷30°C наносится 20÷30 мкм адгезионного слоя на основе подслоя П-11, выполненного из компонента полимерной композиции, позволяющего компенсировать ее однородность и получить адгезионную прочность между компонентами композиции и к поверхности изделия, с последующей сушкой на воздухе при температуре 15÷30°C в течение 40÷60 мин, одновременно с нанесением адгезионного слоя в смесителе готовят полимерную композицию, содержащую низкомолекулярный полимер «Стиросил», наполнители, разбавитель-компенсатор подслой П-11, в которую при постоянном ее перемешивании, перед применением, вводят растворитель и отвердитель - катализатор, послойно наносят полученную композицию на изделие с минимальной толщиной слоя 0,15÷0,20 мм и с межслойной выдержкой 15÷20 мин, с последующей адаптацией покрытия в течение 3÷4 ч при температуре 18÷35°C и термообработкой при температуре 50÷60°C в течение 5 ч.