CN108164741A - 一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料及其制备方法，属于导弹发动机内绝热领域。本发明通过引入芳纶蜂窝，利用芳纶蜂窝的骨架补强作用，提高了硅基绝热材料的结构稳定性，具有更加优异的烧蚀性能，可应用在导弹发动机内绝热领域。本发明的芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其中所述芳纶蜂窝蜂窝孔中的胶料为室温硫化硅橡胶复合材料；本发明所述芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，应用在导弹发动机内绝热领域，本发明为满足导弹发动机的内绝热要求，向硅基绝热材料中引入芳纶蜂窝，制备了芳纶蜂窝补强的硅基绝热材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料及其制备方法，属于导弹发动机内绝热领域。
背景技术
为提高武器打击能力，增加导弹射程，导弹发动机的工作时间将不断增加，这对保证发动机壳体结构不被破坏的绝热材料提出了更高的要求。
目前硅基绝热材料是导弹发动机内绝热领域中高抗烧蚀绝热材料中的首选之一。硅基绝热材料具有优异的耐烧蚀、耐热性能，但是其本体强度低，难以抵抗高速燃气流的冲刷。因此，需要提高硅基绝热材料的本体强度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服硅基绝热材料本体强度低的不足，提出一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，该芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料包括芳纶蜂窝和胶料，胶料填实在芳纶蜂窝的蜂窝孔中。
其中，以胶料中的端乙烯基硅油的质量为100份计算，胶料中其他组成及质量份数如下：
所述的端乙烯基硅油的乙烯基重量分数为0.1％～0.8％，粘度为400-4000mPa·s。
所述的含氢硅油的活泼氢重量份数为0.1％～0.3％，粘度为25-300mPa·s。
所述的催化剂为有机硅特效铂催化剂，铂含量为2000-3000ppm。
所述的抑制剂为有机硅特效抑制剂，粘度为500-2000mPa·s。
所述的白炭黑为气相法白炭黑。
所述的短切碳纤维为T700级，长度2-3mm。
所述的碳化硅为绿色碳化硅。
所述的氧化镁为轻质氧化镁。
一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将端乙烯基硅油、含氢硅油和抑制剂进行混合，并搅拌均匀；
(2)将白炭黑、碳化硅和氧化镁添加到步骤(1)中得到的混合物中，并搅拌均匀；
(3)将催化剂添加到步骤(2)得到的体系中，并搅拌均匀；
(4)将短切碳纤维添加到步骤(3)得到的体系中，并搅拌均匀，得到胶料；
(5)将步骤(4)得到的胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中，室温，加压固化，得到芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料。
所述的步骤(5)中，当得到的胶料的流动性较好时，采用浇注的方式将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中；
当得到的胶料的流动性较差时，采用刮涂的方式将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中；
当得到的胶料的流动性较好或适中时，采用压注的方式将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中；
所述的步骤(5)中，加压压力为0.6-10MPa，固化时间为3-6h。
对得到的芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料进行烧蚀性能测试，测试结果为：芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料的氧乙炔线烧蚀率为0.05-0.10mm/s。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过引入芳纶蜂窝，利用芳纶蜂窝的骨架补强作用，提高了硅基绝热材料的结构稳定性，具有更加优异的烧蚀性能，可应用在导弹发动机内绝热领域。
(2)本发明的芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其中所述芳纶蜂窝蜂窝孔中的胶料为室温硫化硅橡胶复合材料；
(3)本发明的所述胶料是通过浇注、刮涂、压注等方式填充芳纶蜂窝的蜂窝孔，所述的胶料是在蜂窝孔中原位固化的；
(4)本发明所述芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，应用在导弹发动机内绝热领域，本发明为满足导弹发动机的内绝热要求，向硅基绝热材料中引入芳纶蜂窝，制备了芳纶蜂窝补强的硅基绝热材料。制备方法如下：
按一定顺序将胶料各组分搅拌均匀，然后根据胶料的流动性，将其通过浇注、刮涂、压注等方式填充芳纶蜂窝的蜂窝孔，最终置于室温下，加压固化。
导弹发动机内绝热领域硅基绝热材料的烧蚀性能有待提高，将硅基绝热材料与芳纶蜂窝复合，利用芳纶蜂窝的骨架补强作用，提高绝热材料的结构稳定性，从而提高其烧蚀性能，制备应用于导弹发动机内绝热领域的绝热层材料。
本发明的目的是提供一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，该材料利用芳纶蜂窝的骨架补强作用，提高硅基绝热材料的结构稳定性，具有良好的烧蚀性能，可应用在导弹发动机内绝热领域。
(5)本发明中的芳纶蜂窝立体纤维骨架引入硅基绝热材料中可以提高绝热材料本体强度，提高发动机内绝热层工作的可靠性。
具体实施方式
一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，该芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料包括芳纶蜂窝和胶料，胶料填实在芳纶蜂窝的蜂窝孔中。其中，以胶料中的端乙烯基硅油的质量为100份计算，胶料中其他组成及质量份数如下：
所述的端乙烯基硅油的乙烯基重量分数为0.1％～0.8％，粘度为400-4000mPa·s。
所述的含氢硅油的活泼氢重量份数为0.1％～0.3％，粘度为25-300mPa·s。
所述的催化剂为有机硅特效铂催化剂，铂含量为2000-3000ppm。
所述的抑制剂为有机硅特效抑制剂，粘度为500-2000mPa·s。
所述的白炭黑为气相法白炭黑。
所述的短切碳纤维为T700级，长度2-3mm。
所述的碳化硅为绿色碳化硅。
所述的氧化镁为轻质氧化镁。
一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将端乙烯基硅油、含氢硅油和抑制剂进行混合，并搅拌均匀；
(2)将白炭黑、碳化硅和氧化镁添加到步骤(1)中得到的混合物中，并搅拌均匀；
(3)将催化剂添加到步骤(2)得到的体系中，并搅拌均匀；
(4)将短切碳纤维添加到步骤(3)得到的体系中，并搅拌均匀，得到胶料；
(5)将步骤(4)得到的胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中，室温，加压固化，得到芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料。
所述的步骤(5)中，当得到的胶料的流动性较好时，采用浇注的方式将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中；
当得到的胶料的流动性较差时，采用刮涂的方式将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中；
当得到的胶料的流动性较好或适中时，采用压注的方式将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中；
所述的步骤(5)中，加压压力为0.6-10MPa，固化时间为3-6h。
对得到的芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料进行烧蚀性能测试，测试结果为：芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料的氧乙炔线烧蚀率为0.05-0.10mm/s。
下面结合实施例作进一步描述，但不以此限制本发明的保护范围：
实施例
采用芳纶蜂窝补强硅基绝热材料可提高绝热材料在烧蚀过程中的结构稳定性，且由于芳纶蜂窝孔的轴向与发动机燃气流冲刷方向垂直，有利于提高蜂窝孔内绝热材料抗冲刷能力，进而提高绝热材料的烧蚀性能，从而提高发动机内绝热层的热防护可靠性。
一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，包括芳纶蜂窝和胶料，胶料填实在芳纶蜂窝的蜂窝孔中。其中，以重量份计算，按组成配比称取胶料中各组分材料，在搅拌工艺下依次按1)端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂，2)白炭黑、碳化硅、氧化镁等粉料，3)催化剂，4)短切碳纤维顺序搅拌均匀得到胶料，使用时将胶料通过浇注、刮涂、压注等方式填充芳纶蜂窝的蜂窝孔，加压室温下固化即可，如下表1所示：
表1
以实施例1说明该材料的浇注填充方式：
将配方中的端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂搅拌均匀；加入白炭黑、碳化硅、氧化镁等粉状填料搅拌均匀，然后加入催化剂搅拌均匀；加入短切碳纤维搅拌均匀，得到流动性较好的流体胶料A，备用；将芳纶蜂窝固定在试件或发动机表面，置于真空环境下，向蜂窝孔中浇注胶料A，流平后定型，室温下加压固化即可。
以实施例4说明该材料的刮涂填充方式：
将配方中的端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂搅拌均匀；加入白炭黑、碳化硅、氧化镁等粉状填料搅拌均匀，然后加入催化剂搅拌均匀；加入短切碳纤维搅拌均匀，得到流动性较差的膏状胶料B，备用；将芳纶蜂窝固定在试件或发动机表面，向蜂窝孔表面多次刮涂胶料B，至蜂窝孔填实后定型，室温下加压固化即可。
以实施例5说明该材料的压注填充方式：
将配方中的端乙烯基硅油、含氢硅油、抑制剂搅拌均匀；加入白炭黑、碳化硅、氧化镁等粉状填料搅拌均匀，然后加入催化剂搅拌均匀；加入短切碳纤维搅拌均匀，得到流动性较好的流体胶料C或流动性适中的膏状胶料D，备用；将芳纶蜂窝固定在试件或发动机表面，向蜂窝孔中压注胶料C或D，至蜂窝孔填实后定型，室温下加压固化即可。
上述实施例性能如下表2所示：
表2
注：按GJB323A-1996测试氧乙炔烧蚀率；按QJ917A-1997测试密度；芳纶蜂窝规格为1.83-48。
Claims (10)
1.一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：该绝热材料包括芳纶蜂窝和胶料，胶料填实在芳纶蜂窝的蜂窝孔中。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：以胶料中的端乙烯基硅油的质量为100份计算，胶料中其他组成及质量份数如下：
3.根据权利要求2所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：所述的端乙烯基硅油的乙烯基质量含量为0.1％～0.8％，粘度为400-4000mPa·s。
4.根据权利要求2所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：所述的含氢硅油的活泼氢质量含量为0.1％～0.3％，粘度为25-300mPa·s。
5.根据权利要求2所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：所述的催化剂为有机铂催化剂，铂含量为2000-3000ppm；所述的抑制剂为有机硅抑制剂，粘度为500-2000mPa·s。
6.根据权利要求2所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：所述的白炭黑为气相法白炭黑。
7.根据权利要求2所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：所述的短切碳纤维为T700级，长度2-3mm。
8.根据权利要求2所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料，其特征在于：所述的碳化硅为绿色碳化硅，所述的氧化镁为轻质氧化镁。
9.一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将端乙烯基硅油、含氢硅油和抑制剂进行混合，并搅拌均匀；
(2)将白炭黑、碳化硅和氧化镁添加到步骤(1)中得到的混合物中，并搅拌均匀；
(3)将催化剂添加到步骤(2)得到的体系中，并搅拌均匀；
(4)将短切碳纤维添加到步骤(3)得到的体系中，并搅拌均匀，得到胶料；
(5)将步骤(4)得到的胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中，室温，加压固化，得到芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料。
10.根据权利要求1所述的一种芳纶蜂窝增强的硅基绝热材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，将胶料填充到芳纶蜂窝的蜂窝孔中时采用浇注、刮涂或压注的方式，所述的步骤(5)中，加压压力为0.6-10MPa，固化时间为3-6h。
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