[發明專利]一種耐瞬時高溫硅橡膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011381961.3
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112341820A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王國輝;付繼偉;陳紅波;劉金峰;廖錫廣;楊若麗;趙繼亮;胡蘇珍
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K13/02;C08K3/34;C08K3/24;C08K3/38;C08J5/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種耐瞬時高溫硅橡膠及其制備方法，在高溫環境中，在硅橡膠表面原位生成多孔連續含硅陶瓷層，這層材料不但能耐1000℃以上的高溫而且熱導率很低，本發明屬于高溫熱防護領域，也屬于硅橡膠領域。連續多孔陶瓷層，這使得硅橡膠具有更好的防熱性能，此外，多孔陶瓷不但阻止熱量向內擴散還阻止了內層硅橡膠的進一步氧化，最終目的是為了提高這種硅橡膠在1000℃以上高溫環境中能短時間作為熱防護材料使用，保護儀器/設備不被高溫損壞。

技術領域

本發明涉及一種耐瞬時高溫硅橡膠及其制備方法，在高溫環境中，在硅橡膠表面原位生成多孔連續含硅陶瓷層，這層材料不但能耐1000℃以上的高溫而且熱導率很低，本發明屬于高溫熱防護領域，也屬于硅橡膠領域。

背景技術

硅橡膠是一種兼具無機和有機性質的高分子彈性材料，其分子主鏈由硅原子和氧原子交替組成(—Si—O—Si—)，側鏈是與硅原子相連接的碳氫或取代碳氫有機基團，這種基團可以是甲基、不飽和乙烯基或其它有機基團，這種低不飽和度的分子結構使硅橡膠具有優良的耐熱老化性和耐候老化性，耐紫外線和臭氧侵蝕。分子鏈的柔韌性大，分子鏈之間的相互作用力弱，這些結構特征使硫化膠柔軟而富有彈性，但物理性能較差。普通的硅橡膠主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧鏈節組成。苯基的引入可提高硅橡膠的耐高、低溫性能，三氟丙基及氰基的引入則可提高硅橡膠的耐溫及耐油性能。硅橡膠耐低溫性能良好，一般在-55℃下仍能工作。引入苯基后，可達-73℃。硅橡膠的耐熱性能也很突出，在180℃下可長期工作，稍高于200℃也能承受數周或更長時間仍有彈性，瞬時可耐300℃以上的高溫。硅橡膠在高溫環境中，例如高于1000℃，被氧化生成硅氧化合物，這種化合物能耐1600℃以上的超高溫度。但是，由于硅橡膠中硅的含量偏低，硅氧化合物無法在硅橡膠表面形成連續的硅氧化合物保護層，使得硅橡膠持續被氧化，這嚴重限制了硅橡膠在溫度高于1000℃以上的高溫環境中的使用。此外，如果生成連續的含硅氧化合物保護層，對熱防護也是非常不利的，因為含硅氧化合物的熱導率很高，導致熱量向內快速傳遞。已有研究表明：多孔陶瓷發展始于20世紀70年代，是一種具有高溫特性的多孔材料。其孔徑從納米級到微米級不等，氣孔率在20％～95％之間，使用溫度為常溫～1600℃具有非常好，在當前發明中，采用向硅橡膠中添加無機填料來改性硅橡膠，并且使得硅橡膠在高溫環境中原位生成連續多孔陶瓷結構，這種含硅氧多孔陶瓷結構不但因為熱導率低能阻止熱量向內快速擴散，而且多孔連續陶瓷能阻止硅橡膠進一步被氧化。

發明內容

本發明的目的是為了使得硅橡膠在短時間高溫熱環境中能在硅橡膠表層快速形成連續多孔陶瓷層，這使得硅橡膠具有更好的防熱性能，此外，多孔陶瓷不但阻止熱量向內擴散還阻止了內層硅橡膠的進一步氧化，最終目的是為了提高這種硅橡膠在1000℃以上高溫環境中能短時間作為熱防護材料使用，保護儀器/設備不被高溫損壞。

本發明采用下述技術流程：

一種耐瞬時高溫硅橡膠，該耐瞬時高溫硅橡膠的原料包括10～30份硅酸鋁、10～30份硅酸鋅、30～60份鈦酸硅、10～30份硼酸鋅、10～200份乙烯基硅橡膠和催化劑；

所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫；

所述的催化劑的份數為1.5-5份。

一種耐瞬時高溫硅橡膠的制備方法，該方法的步驟包括：

第一步：將一定比例的不同無機粉體放進球磨機中球磨混合；

第二步：將球磨后的無機粉體混合物放進納米砂磨機中進行進一步研磨；

第三步：將研磨好的無機填料混合物添加到硅橡膠中并混合均勻；

第四步：添加催化劑并攪拌均勻后，放進模具中制備厚度2mm的橡膠片；