隔热涂料作为特种功能性涂料，用于飞行器的弹头，弹体内、外表面的防热保护，发动机燃烧室衬里防热保护以及地面设施防热保护。以Ｅ４４ 环氧树脂为基料的隔热涂料具有固化时间短、固化收缩率低、隔热性和粘结性好等特点 ，无机填料加入不仅使涂料具有更好的隔热性 ，而且可使涂料的线膨胀系数和固化收缩率降低 ，力学性能提高。Ｔ３１ 固化剂可在低温或室温下固化，而且固化产物性能得到改善 。环氧树脂隔热涂料的研究越来越多，贾梦秋等 探讨了环氧树脂隔热涂料中颜填料的种类、空心微珠的粒径对隔热性能的影响。吕勇等 研究了温度对环氧树脂涂料性能的影响，确定了佳的固化温度。但目前国内外多以研究涂料的隔热性能为主，对于涂料的制备工艺条件、参数以及控制等具体措施的研究很少。在特殊场合，如弹体的包覆剂、导弹、火箭的外壳等，既需要隔热也需要固化收缩率小及良好的粘结性，因此须使用环氧树脂作为基体材料，添加无机隔热填料，制备特殊的隔热涂料。

目前国内的弹体药柱包覆剂均使用聚酰胺树脂为基体，加入无机填料制成的涂料，存在的主要问题是：（１）固化时间长，在６０ ℃需７２ ｈ 才能完全固化；（２）涂料的隔热性和耐热性差；（３）线收缩率大，为４. １２３％，长时间固化后弹药柱出现裂纹；（４）涂料的粘结性不好。针对这些问题，本研究从改变树脂基体、填料量以及固化剂用量入手，通过研究固化机理、制备参数对涂料性能的影响解决上述问题。
 

１　实　验

１. １　涂料的制备

将Ａ、Ｂ、Ｃ ３ 种无机物作为隔热填料，按比例加入到分散罐中，１ ２００ ｒ／ ｍｉｎ高速搅拌，搅拌均匀，制成粉料；然后加入到Ｅ４４ 环氧树脂中，加少量助剂，高速分散；后加入Ｔ３１ 固化剂，低速搅拌均匀即得隔热保温涂料。

１. ２　性能测试

１. ２. １　黏度

涂料在低速下搅拌１０ ｍｉｎ 后，在室温下用ＳＮＢ－４ 型数字黏度计测得涂料的初始黏度。

１. ２. ２　凝胶时间和固化时间

利用平板小刀法测定混合物凝胶时间，取３～５ ｇ制备的涂料倒入恒定温度为３０ ℃ 的加热板的圆槽里，用牙签抽丝，直到不能拉出细长的丝 ，将所需的时间计为凝胶时间。采用环氧当量法测定固化时间，将涂料放入恒温３０ ℃干燥箱中固化，每隔一定时间测固化物的环氧当量，固化物的环氧当量几乎不变时计为固化时间，环氧当量的测定方法参照ＧＢ／ Ｔ４６１２—２００８。

１. ２. ３　差示扫描量热分析（ＤＳＣ）

取２０～５０ ｍｇ 配好的涂料置于刚玉坩埚中，放入２０４ＨＰ 高压型差示扫描量热仪（ＤＳＣ）中，Ａｒ 气氛，升温速率１０ ℃ ／ ｍｉｎ，调节压力为２ ０００ ｋＰａ，采用恒温固化和升温固化２ 种方法测定反应热。

１. ２. ４　红外光谱分析（ＦＴ－ＩＲ）

将涂料在３０ ℃恒温充分固化（达到该条件的大固化度），研磨成粉末，采用溴化钾压片法制样，将样品放入３８０ＦＴ－ＩＲ 型傅里叶红外光谱仪中分析，扫描范围为４ ０００～４００ ｃｍ－１。

１. ２. ５　导热系数

制作直径３０ ｍｍ、高度１５ ｍｍ 的圆柱试样，采用ＤＲＬ－ＩＩＩ 型导热系数测试仪（热流法）测定涂料的导热系数。

１. ２. ６　线膨胀系数

制作直径６ ｍｍ、高度５０ ｍｍ 的圆柱试样，用湘科ＺＲＰＹ－１６０ 型热膨胀系数测定仪测定涂料的线膨胀系数。

１. ２. ７　线收缩率

参照ＧＢ１４０４—２００７ 制样，测量涂料固化的线收缩率。

１. ２. ８　拉伸测试

按照ＧＢ／ Ｔ １０４０—２００６ 制样，在ＲＧＬ－１０ 型微机控制万能试验机上进行拉伸测试。
 

２　结果与讨论

２. １　填料量对涂料性能的影响

２. １. １　填料量对涂料黏度的影响

本文选择填料量分别为０、２５％、３０％、４０％、５０％、７０％及８５％（以占环氧树脂质量百分数计），根据研究目的，在不同实验中选择填料量有所变化，以更精确快速地得到实验结果。

图１ 为无机填料量与涂料初始黏度的关系，其中填料量分别为０、２５％、４０％、５０％、７０％及８５％（后同）。

　

２. ２. ３　不同固化剂用量的涂料的ＤＳＣ 分析

制备的涂料在３０ ℃恒温固化和升温固化的ＤＳＣ曲线如图４ 所示，固化剂含量分别为１５％、１８％、２０％、２７％及３０％。

由图４（ａ）可以看出，不同固化剂用量的涂料的固化放热反应中，放热速率都在５ ｍｉｎ 内达到大，然后逐渐减小，后趋向于０。涂料中固化剂用量越高，固化放热速率越快，固化剂用量为２７％时，固化放热速率快；用量为３０％时，其固化放热速率反而变小。这是因为固化剂用量过多，多余的固化剂开始起增塑作用，降低固化放热速率。

由图４（ｂ）可以看出，固化剂用量为１５％、１８％和２０％的涂料，其ＤＳＣ 曲线有２ 个明显的放热峰，固化剂用量为２７％和３０％的涂料，其ＤＳＣ 曲线只有１ 个明显的放热峰。这是因为固化剂用量较低时，伯胺、仲胺与环氧基发生加成反应后，还有很多剩余的环氧基与羟基发生醚化反应，ＤＳＣ 曲线会有２ 个放热峰。固化剂用量高时，更多的胺基与环氧基反应，几乎没有剩余的环氧基与羟基发生反应，则只有１ 个放热峰。
２. ２. ４　不同固化剂用量的涂料的红外光谱

图５ 是涂料３０ ℃下充分固化后的红外光谱，固化剂含量分别为１０％、１５％、１８％、２０％及２５％。