[发明专利]一种轻质高弹耐烧蚀隔热材料及其制备方法

说明书

一种轻质高弹耐烧蚀隔热材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。该材料各个成分的质量份数比为：热硫化硅橡胶：100份；硼酚醛树脂：10～30份；六亚甲基四胺：1～5质量份；白炭黑：5～30份；羟基硅油：1～3质量份；轻质耐烧蚀填料：1～10份；硫化剂：1～3质量份；均三甲苯：1～3质量份；纤维：5～10份。其制备方法为：将硼酚醛树脂和六亚甲基四胺混合；在混炼机依次加入各物料，进行塑炼；将混合胶料在精密程序控温烘箱中进行分段多次发泡硫化处理后，冷却，得到轻质高弹耐烧蚀隔热材料。该方法将热硫化硅橡胶与硼酚醛树脂的耐热、耐烧蚀阻燃优势结合在一起，生产出新的质轻、高弹、低密度、耐烧蚀绝热材料。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料制备领域，尤其涉及一种轻质高弹耐烧蚀隔热材料及其制备方法。

背景技术

作为热屏蔽材料，一般在热流作用下，材料本身能发生分解、熔化、蒸发、升华等多种吸热的物理化学变化，凭借材料自身质量消耗带走大量热量，从而阻止热传导到需要保护的材料中。

通常按照所使用材料的主要作用机制，热屏蔽材料可以分为三种类型，即升华型，熔化型和碳化型。升华型如聚四氟乙烯、碳-石英等材料；熔化型如石英玻璃、石英陶瓷等；碳化型如玻璃/酚醛、高硅氧/酚醛等。升华型材料在高温下升华带走大量的热，具有较好的抗烧蚀性能，但是隔热性能较差而且成本较高，限制了其广泛使用。熔化型材料高温吸热熔化后形成SiO₂的液态膜具有抗高速气流冲刷能力，不过这类材料较脆，工艺性能差，不适合成型大面积材料。纤维增强树脂复合材料属于碳化型烧蚀材料。它是以纤维或布作为增强材料，以树脂为基体制成复合材料。此类材料主要利用高分子材料在高温下碳化吸收热量，并进一步利用其形成的碳化层辐射散热。这三类材料中，以碳化型烧蚀材料应用最多。

硅橡胶具有较好的柔性和良好的耐氧化性能、耐高温、较好的弹性，硼酚醛类树脂则具有良好的阻燃性和热稳定性以及高温下残炭率高的特点，二者都是十分优异的高分子类耐高温材料。目前，在硅橡胶基体耐高温复合材料的研究方面，国内外许多学者们经过多年努力已经获得了一定成果。但大多数的研究成果都是关于硅橡胶与无机物结合的体系，对于硅橡胶与有机物结合的体系方面的研究并不多，对以硼酚醛树脂、聚硼硅氧烷作为耐高温填料的复合材料的研究就更少了。

随着航天飞行器迫切的减重需求，对应用材料提出了更高的要求。目前，国内航天箭体结构系统在轻质结构新材料应用方面还需要进一步的尝试和探索。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种轻质高弹耐烧蚀隔热材料及其制备方法，该轻质高弹耐烧蚀隔热材料可用作航空航天领域的耐烧蚀、隔热防护材料及其组合物中，该方法将热硫化硅橡胶与硼酚醛树脂的耐热、耐烧蚀阻燃优势结合在一起，生产出新的质轻、高弹、低密度、耐烧蚀绝热材料。

本发明的一种轻质高弹耐烧蚀隔热材料，其材料成分包括：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；

各个成分的质量份数比为：热硫化硅橡胶：100份；硼酚醛树脂：10～30份；六亚甲基四胺：1～5质量份；白炭黑：5～30份；羟基硅油：1～3质量份；轻质耐烧蚀填料：1～10份；硫化剂：1～3质量份；均三甲苯：1～3质量份；纤维：5～10份。

其中，

所述的热硫化硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶和/或甲基苯基乙烯基硅橡胶。

所述的纤维为碳纤维、PBO纤维或芳纶纤维中的一种或几种以上。

所述的轻质耐烧蚀填料为空心玻璃微球、空心二氧化硅、空心氧化铝或可膨胀型石墨中的一种或几种以上；所述的轻质耐烧蚀填料的粒径为50～500微米。

所述的硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷中的一种或几种以上，优选过氧化二异丙苯。