[發明專利]一種發動機用有機硅絕熱層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011090765.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112322040B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 張曉宏;李宏巖;趙鳳起;舒慧明;張艷
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L61/06;C08K13/04;C08K7/10;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/38;C08K3/26
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;趙中霞

本發明公開一種發動機用有機硅絕熱層及其制備方法，該有機硅絕熱層的原料包括：作為基體原料的熱硫化雙組份液體硅橡膠、粉狀耐燒蝕填料、降密度填料、抗氧化劑、冷卻劑、磷系阻燃劑和纖維填料；其中，粉狀耐燒蝕填料為硅化鋯和三氧化二鈥，降密度填料為酚醛空心微球，抗氧化劑為碳化硼，冷卻劑為堿式碳酸鎂，磷系阻燃劑為FR?103阻燃劑，纖維填料為酚醛纖維和高硅氧纖維。本發明能制得耐燒蝕、力學性能良好、低導熱、低密度、低玻璃化溫度的發動機用有機硅絕熱層。

技術領域

本發明涉及一種發動機用絕熱層，該絕熱層適用于多種發動機熱防護，尤其適用于長時間工作，工況比較惡劣的沖壓發動機補燃室熱防護，可廣泛應用于航天、航空、兵器、船舶等領域。

背景技術

發動機絕熱層材料按分子結構一般可分三類，即硅基絕熱層、碳基絕熱層和有機高分子基絕熱層。碳基絕熱層材料具有優異的耐燒蝕和抗沖刷性能，但它的密度很高，增加了發動機的消極重量；導熱率很高，單獨使用不能達到絕熱目的；無法整體成型，需要預先制造成塊狀，然后采用鋪設粘結的方法成型于發動機殼體內表面，因此導致其連接與密封性差，還有最致命的缺點是加工裝配難度大、制造周期漫長、制造成本極高。

有機高分子基絕熱層的制造成本、密度和導熱率都較低，但成碳強度低、耐燒蝕抗沖刷性能差，遠遠不能滿足導彈武器發動機發展對熱防護的需求。

相比而言，硅基絕熱層集碳基絕熱層和有機高分子基絕熱層的優點于一體，既具有優異的耐燒蝕、抗沖刷性能，又具有低密度、低導熱、整體成型、制造成本低、周期短等優點，所以一直以來國內外熱防護工作者都將其作為發動機絕熱層的首選材料。

我國兵器204所、航天四院42所、46所等單位從上世紀90年代開展硅基絕熱材料的研究工作，目前已取得可觀成果。兵器204所在“十一五”期間開展的“高效有機硅絕熱層技術研究”于2010年順利通過了總裝驗收，研制的硅基絕熱層燒蝕性能達國內領先，在我國首次經歷了300余秒固體沖壓發動機飛行試驗考核；隨著沖壓發動機技術的發展，對于配方的力學性能、密度、導熱、長貯年限及玻璃化溫度提出了更高要求，現有配方技術不能囊括諸多優良性能，因此提高絕熱層力學性能延長貯存年限、降低密度、導熱及玻璃化溫度(-55℃以下)成為新一代發動機絕熱層配方的研究方向。

發明內容

針對現有技術中的缺陷和不足，本發明提供一種不僅耐燒蝕、力學性能良好、低導熱、低密度、低玻璃化溫度的發動機用有機硅絕熱層及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種發動機用有機硅絕熱層，該有機硅絕熱層的原料包括：作為基體原料的熱硫化雙組份液體硅橡膠、粉狀耐燒蝕填料、降密度填料、抗氧化劑、冷卻劑、磷系阻燃劑和纖維填料。

本發明還包括如下技術特征：

具體的，所述粉狀耐燒蝕填料為硅化鋯和三氧化二鈥，降密度填料為酚醛空心微球，抗氧化劑為碳化硼，冷卻劑為堿式碳酸鎂，磷系阻燃劑為FR-103阻燃劑，纖維填料為酚醛纖維和高硅氧纖維。

具體的，按質量百分比計，由以下原料制成：熱硫化雙組份液體硅橡膠36.36％-38.06％、硅化鋯14.80％-14.87％、三氧化二鈥9.16％-9.45％、酚醛空心微球4.27％-4.64％、碳化硼7.96％-8.38％、堿式碳酸鎂6.60％-6.77％、磷系阻燃劑11.65％-12.12％、酚醛纖維2.97％-3.03％和高硅氧纖維4.45％-4.47％。

具體的，按質量百分比計，由以下原料制成：熱硫化雙組份液體硅橡膠37.18％、硅化鋯14.87％、三氧化二鈥9.29％、酚醛空心微球4.46％、碳化硼8.18％、堿式碳酸鎂6.69％、磷系阻燃劑11.90％、酚醛纖維2.97％和高硅氧纖維4.46％。

具體的，所述酚醛空心微球粒徑為0.4mm，壁厚40微米。

具體的，所述酚醛纖維的長度為3mm～4mm。