[發明專利]一種氣源微發泡碳層的柔性耐燒蝕復合材料

有效

• 申請號: 201910140658.5
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109796772B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 鄒華維;閆麗偉;梁梅;陳洋;周成
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L83/10
• 分類號: C08L83/10;C08K7/10;C08K3/36;C08K3/38;C08K5/54;C08K13/04;C08G77/42
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽;張娟

本發明提供了一種氣源微發泡碳層的柔性耐燒蝕復合材料，它是由以下重量配比的原料制備而成：100份硅橡膠，3～20份纖維，5～20份白炭黑，5～80份氣源物質，2～10份固化劑，0.2～2份催化劑。本發明制備的柔性耐燒蝕復合材料具有優異的耐熱、耐燒蝕性能以及好的隔熱性能，可用于制備具備耐熱抗燒蝕性能要求的燒蝕防熱材料及制件，應用于航空航天飛行器及相關設備裝置中需經受高溫燃氣以及氣動熱流沖刷等惡劣環境的結構和部件的防護和密封。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種氣源微發泡碳層的柔性耐燒蝕復合材料。

背景技術

耐燒蝕材料在燃氣沖刷的條件下，發生一系列物理化學反應，如熱解吸熱、熱解氣體的質量引射效應、表面炭層的再輻射等，能起到帶走大量熱量、降低受保護材料溫度、阻止材料進一步燒蝕破壞的作用，燒蝕防熱材料在航天飛行器中具有不可替代的關鍵作用。隨著航空航天飛行器向著速度更快、機動性更強、結構更復雜方向發展，傳統的剛性防熱抗燒蝕材料無法完全滿足應用要求，柔性抗燒蝕材料發揮著越來越重要的作用，在一些動態和復雜連接結構的熱防護及密封，以及大形變和熱應力匹配中也扮演著越來越重要的角色，但常規柔性材料耐燒蝕性能差。隨著航空航天技術的進一步發展，開發具有優異耐熱、耐燒蝕和抗沖刷等性能的柔性熱防護材料具有十分重要的意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種氣源微發泡碳層的柔性耐燒蝕復合材料，它是由以下重量配比的原料制備而成：100份硅橡膠，3～20份纖維，5～20份白炭黑，5～80份氣源物質，2～10份固化劑，0.2～2份催化劑。

進一步地，前述柔性耐燒蝕復合材料是由以下重量配比的原料制備而成：100份硅橡膠，12份纖維，15份白炭黑，30～60份氣源物質，3份固化劑，0.2份催化劑。

進一步地，前述柔性耐燒蝕復合材料是由以下重量配比的原料制備而成：100份硅橡膠，12份纖維，15份白炭黑，60份氣源物質，3份固化劑，0.2份催化劑。

進一步地，所述硅橡膠為環氧樹脂改性的室溫硫化液體硅橡膠。

進一步地，所述環氧樹脂改性的室溫硫化液體硅橡膠的制備方法如下：

(1)取等摩爾計量配比的環氧樹脂和有機硅中間體，氮氣條件下升溫至105℃～155℃并攪拌，攪拌均勻后滴入0.1wt.％～0.9wt.％的鈦酸四異丙酯，攪拌反應5～12小時，得反應產物；

(2)在100份液體硅橡膠基體中，加入10～40份上述反應產物，在100℃下混合均勻，待冷卻后，即得。

進一步地，步驟(1)中，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂；所述有機硅中間體為聚甲基苯基硅氧烷；和/或，步驟(1)中，所述鈦酸四異丙酯的用量為有機硅中間體重量的0.1～0.9％；和/或，步驟(1)中，所述攪拌的轉速為400～1000r/min。

進一步地，所述纖維為芳綸纖維、PBO纖維、石英纖維或碳纖維；所述氣源物質為硼酸銨、雙氰胺、三聚氰胺、聚磷酸銨或雙氰胺甲醛樹脂；所述固化劑為硅烷偶聯劑；所述催化劑為有機錫化合物。

進一步地，所述纖維為石英纖維；所述氣源物質為硼酸銨。

進一步地，所述柔性耐燒蝕復合材料的制備方法包括如下步驟：

(a)按前述的重量配比稱取各原料，

(b)將白炭黑逐步少量的加入硅橡膠中，混合均勻，得硅橡膠白炭黑混合物；再將纖維、氣源物質和固化劑依次逐步加入硅橡膠白炭黑混合物中，混合均勻；最后加入催化劑混合1～5min，混合均勻，得混合均勻的原料；

(c)將混合均勻的原料置入模具中，硫化，脫模取樣，室溫放置一周使其完全固化，即得；