一种柔性防隔热材料及其制备方法技术

一种柔性防隔热材料，由以下原料支撑：按重量百分比计，基料50～70％，隔热填料10～40％，抗烧蚀填料10～40％，发泡填料1～5％，骨架材料5～25％，增粘助剂0.5～3％。其优点是：密度低、隔热性能好、柔性良好，和基材有良好的热匹配性能(拉断伸长率≥20％)；抗压强度高；成型工艺简单(常温或低温发泡工艺)；在航天飞行器防隔热领域具有良好应用前景。行器防隔热领域具有良好应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性防隔热材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防隔热材料
，具体涉及一种柔性防隔热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]飞行器在大气层内高速飞行时，高速气流在飞行器外表面受到压缩，大量动能转化为热能，导致气流温度急剧升高，需对飞行器外表面进行热防护。目前，已有许多关于飞行器防隔热材料的研究：
[0003]专利CN 110028668A提出了一种硬质聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，该专利技术将芳香族二酐和芳香族二胺加热溶解形成前驱体溶液，在加入助发泡剂、稳定剂，通过两次高温发泡制成聚酰亚胺泡沫。该专利技术制备的泡沫材料具有密度可控，抗压强度高的特点，但是要经历两次高温发泡，一次发泡温度90～250℃，二次发泡温度280～450℃，能耗大，工艺较复杂。
[0004]专利CN109294238A提出了一种轻质高弹耐烧蚀隔热材料及其制备方法，该材料由热硫化硅橡胶、硼酚醛树脂、六亚甲基四胺、白炭黑、羟基硅油、轻质耐烧蚀填料、硫化剂、均三甲苯和纤维组成，通过混炼、塑炼、密炼、分段多次发泡硫化成型，具有良好的弹性和耐烧蚀性能，但密度较高0.6～0.8/cm3，成型工艺也相对复杂，需要经过多段(90℃，150℃，170℃，190℃)高温发泡，对设备要求较高，能耗大。
[0005]专利CN109796772A提出了一种气源微发泡碳层的柔性耐烧蚀复合材料，该材料由硅橡胶、纤维、白炭黑、气源物质、固化剂和催化剂组成，室温模压成型，具有良好的耐烧蚀性能，但是该材料导热系数0.18～0.29W/(m<br/>·
k)，隔热性能不佳。
[0006]专利CN 109266212 A提出了一种低密度高性能防热涂层，该材料采用硅橡胶填充玻璃空心球和气相白炭黑，具有密度低和导热系数低等特点，但该系列的防热材料密度为0.5
‑
0.7g/cm3，导热系数≤0.14W/(m
·
k)，由于空心微球密度和添加份数的限制，无法进一步降低涂层材料的密度和导热系数，限制了其性能的提升和应用领域；
[0007]专利CN 107760194 A提出了一种硅橡胶基防隔热涂层及其制备方法，该涂层包含烧蚀涂层、辐射涂层和隔热涂层三层结构，解决了硅橡胶基防热涂层力学性能和防隔热性能偏低的弊端，但该涂层的密度通常为0.7
‑
1.0g/cm3，导热系数0.11
‑
0.39W/(m
·
k)，断裂伸长率2
‑
4％，密度和导热系数较高，断裂伸长率低，导致材料的隔热性能不佳，和基材的热匹配性不好。
[0008]从现有的热防护技术可知，其主要存在以下问题：工艺复杂；密度较高；导热系数较高，隔热性能不佳；伸长率低、与基材的热匹配性不好。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中的问题，本专利技术提供了一种柔性防隔热材料及其制备方法，该柔性防隔热材料具有优异的隔热性能，密度低，与基材具有良好的变形匹配性，且制备工艺简单。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案具体如下：
[0011]一种柔性防隔热材料，由以下原料支撑：按重量百分比计，基料50～70％，隔热填料10～40％，抗烧蚀填料10～40％，发泡填料1～5％，骨架材料5～25％，增粘助剂0.5～3％。
[0012]进一步地，在上述技术方案中，所述基料为柔性树脂，具体为柔性硅树脂、柔性硅丙树脂、柔性环氧树脂、柔性酚醛树脂中的一种或多种。
[0013]进一步地，在上述技术方案中，所述隔热填料为软木粉、气凝胶粉、二氧化硅空心微球、气相二氧化硅、空心玻璃微珠、空心酚醛微球、硅树脂微球中的一种或多种，所述隔热填料的尺寸为600～1200目。
[0014]进一步地，在上述技术方案中，所述发泡填料为发泡微球、含氢硅油中的一种或多种。
[0015]进一步地，在上述技术方案中，所述抗烧蚀填料为氧化锆粉、氧化铝粉、石英粉、莫来石粉、三氧化二铁粉、氧化锌粉、碳化硅粉中的一种或多种，所述抗烧蚀填料的尺寸为300～600目。
[0016]进一步地，在上述技术方案中，所述骨架材料为碳化硅晶须、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、莫来石纤维、六钛酸钾晶须、石英纤维、芳纶浆泊、海泡石纤维中的一种或多种，所述骨架材料优选疏水表面处理，直径为2～20μm，长径比为10:1～50:1。
[0017]进一步地，在上述技术方案中，所述增粘助剂为硅烷偶联剂、硅硼硅氧烷、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的一种或多种。
[0018]本专利技术还提供了一种制备上述柔性防隔热材料的方法，包括以下步骤：
[0019]1)按质量称取基料、隔热填料、发泡填料、抗烧蚀填料、骨架材料和增粘助剂置于料桶中分散，再混炼得到混合料；
[0020]2)将混合料通过模压、浇筑、刮涂或喷涂工艺成型；
[0021]3)再于室温或60～100℃下发泡。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]1)以高柔性树脂为基体，得到的柔性防隔热材料拉断伸长率≥20％，和基材有良好的热匹配性能；
[0024]2)采用低密度填料和发泡方法进一步降低了材料的导热系数和密度，导热系数可降低至0.04～0.08W/(m
·
k)，密度可降低至0.25～0.40g/cm3，具有良好的隔热性能；内部添加纤维骨架材料，使得防热材料具有良好的抗压性能，抗压强度≥1MPa；
[0025]3)该材料可采用模压、浇注、刮涂或者喷涂工艺成型，施工方式灵活，制备方法简单，可用于航天飞行器领域的热防护。
具体实施方式
[0026]下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明，但是本专利技术的范围不受这些实施例的限制。
[0027]实施例1
[0028]称取柔性硅树脂800g、气凝胶粉300g、氧化锆粉200g、含氢硅油20g、六钛酸钾晶须100g、硅烷偶联剂10g置于料桶中，800r/min搅拌分散5min，再加入到三辊机中混炼3次，每
次混炼5min得到混合料。
[0029]将混合料除泡后浇注于模具中，刮去表面多余的混合料。将模具置于室温(15～35℃)下发泡24h，脱模后得到柔性防隔热材料。
[0030]实施例2
[0031]称取柔性酚醛树脂800g、二氧化硅空心微球350g、莫来石粉200g、发泡微球20g、碳纤维100g、硅烷偶联剂10g置于料桶中，800r/min搅拌分散5min，再加入到三辊机中混炼3次，每次混炼5min得到混合料。
[0032]将混合料稀释后喷涂在铝板上，将试样置于90℃温度下发泡30min，冷却至室温后得到柔性防隔热材料。
[0033]实施例3
[0034]称取柔性硅丙树脂300g、柔性硅树脂500g、酚醛空心微球200g、气凝胶粉100g、碳化硅粉200g、含氢硅油15g、芳纶浆泊100g、硅硼硅氧烷10g置于料桶中，800r/min搅拌分散5min，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性防隔热材料，其特征在于，所述材料有以下原料组成：重量百分比，基料50～70％，隔热填料10～40％，抗烧蚀填料10～40％，发泡填料1～5％，骨架材料5～25％，增粘助剂0.5～3％。2.根据权利要求1所述的柔性防隔热材料，其特征在于，所述基料为柔性树脂，具体为柔性硅树脂、柔性硅丙树脂、柔性环氧树脂、柔性酚醛树脂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的柔性防隔热材料，其特征在于，所述隔热填料为软木粉、气凝胶粉、二氧化硅空心微球、气相二氧化硅、空心玻璃微珠、酚醛空心微球、硅树脂微球中的一种或多种，所述隔热填料的尺寸为600～1200目。4.根据权利要求1所述的柔性防隔热材料，其特征在于，所述发泡填料为发泡微球、含氢硅油的一种或多种。5.根据权利要求1所述的柔性防隔热材料，其特征在于，所述抗烧蚀填料为氧化锆粉、氧化铝粉、石英粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，范开春，陈海亚，钟志文，余明敏，周超，曾杰，黄赓乔，向世平，
申请(专利权)人：湖北航聚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：