[发明专利]一种抗剥蚀复合绝热层及其制备方法与应用、发动机壳体

说明书

本发明公开了一种抗剥蚀复合绝热层及其制备方法与应用、发动机壳体，采取挤注工艺将硅橡胶材料成型到发动机壳体内壁上作为基层，采取喷涂工艺将耐高温抗剥蚀材料沉积到硅橡胶基层上形成耐高温抗剥蚀层，然后经晾置、烘干、冷却得到抗剥蚀复合绝热层，其中硅橡胶材料按质量百分比计，由以下原材料制成：双组分硅橡胶5％～50％、聚磷酸铵25％～28％、硅酸盐空心微球13％～15％、莫来石纤维1.5％～3％、短切芳纶纤维1.5％～3％和高硅氧纤维8％～10％，各原料组份的质量百分比合计为100％。本发明制备的抗剥蚀复合绝热层具有长时间耐烧蚀、抗冲刷、力学性能良好、低导热、低密度等优点，可用于各种领域发动机热防护绝热层，可实现整体或局部复合。

技术领域

本发明属于低温绝热技术领域，涉及一种发动机用抗绝热层，具体涉及一种抗剥蚀复合绝热层、制备方法及应用。

背景技术

冲压发动机补燃室热防护绝热层是冲压发动机研究中的关键技术之一。绝热层的主要作用是在发动机工作过程中抵挡高温燃气的长时间冲蚀，从而对发动机壳体进行热保护。

热防护绝热材料包括弹性材料和刚性材料，刚性材料具有优异的耐烧蚀抗冲刷性能，其中具有代表性材料有碳碳复合材料、以酚醛树脂为基体的复合材料等等，但由于其延伸率极低，导致其无法适应发动机壳体工作时的大应变，因此限制了它的应用。所以，目前发动机热防护绝热层一般均采用弹性材料。弹性材料基体的发展经历了丁腈橡胶、三元乙丙橡胶等阶段，当前国际上广泛采用三元乙丙橡胶，其密度低、隔热性好、力学性能优良。但由于三元乙丙橡胶耐氧化性能较差，高温下平均烧蚀失重较大，形成的碳层不够致密，所以不能满足固体火箭发动机向更高温度和压强发展的需求。硅橡胶绝热材料由于具有耐热、阻燃性能好、抗氧化性能好、通用性强等优点，已经成为目前发动机绝热层的主要基体材料。

冲压发动机在工作过程中，气流速度高、流量大，尤其在进气口处漩流、涡流现象严重，对绝热层烧蚀、冲刷非常厉害，单一的硅橡胶绝热层在发动机工作过程中局部剥蚀严重，导致壁温上升较快，最终迫使发动机停止工作。因此，单一的弹性材料已无法满足日益发展的发动机对绝热材料性能的更高要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种抗剥蚀复合绝热层，该绝热层由两种不同材料复合而成，具有较低的密度和导热、优异的耐烧蚀、抗剥蚀性能，且制造工艺简单、周期短。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种抗剥蚀复合绝热层的制备方法，采取挤注工艺将硅橡胶材料成型到发动机壳体内壁上作为基层，采取喷涂工艺将耐高温抗剥蚀材料沉积到硅橡胶基层上形成耐高温抗剥蚀层，然后经晾置、烘干、冷却得到抗剥蚀复合绝热层。

本发明还具有以下技术特征：

具体的，所述硅橡胶材料按质量百分比计，由以下原料制成：双组份硅橡胶5％～50％、聚磷酸铵25％～28％、硅酸盐空心微球13％～15％、莫来石纤维1.5％～3％、短切芳纶纤维1.5％～3％和高硅氧纤维8％～10％，各原料组分的质量百分比合计为100％。

更进一步的，所述硅橡胶材料按质量百分比计，由以下原料制成：双组份硅橡胶45.5％、聚磷酸铵27.3％、硅酸盐空心微球13.6％、莫来石纤维2.3％、2.3％短切芳纶纤维、9.1％高硅氧纤维。

更进一步的，所述短切芳纶纤维的长度为1～2mm，所述高硅氧纤维的长度为8～10mm，所述莫来石纤维的长度为70mm～80mm。

更进一步的，所述硅橡胶基层的厚度为10mm～15mm，所述耐高温抗剥蚀层的厚度为2mm～5mm。

更进一步的，具体包括以下步骤：

步骤1、制备硅橡胶基层：