[发明专利]一种耐热隔热复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于纤维增强树脂基复合材料技术领域。采用具有优异耐热性能的有机硅树脂为基体，采用复合无机添加剂提高使用温度隔热效果，采用硅烷偶联剂改善有机硅与纤维增强剂之间的界面性能。本发明涉及的耐热隔热复合材料，物料的质量组成为：热固性有机硅树脂100份，含苯基液体硅橡胶20~50份，中空微珠250~350份，硼酸5~15份，三氧化二铁3~8份，增强纤维10~20份，硅烷偶联剂8~12份，二丁基锡1~5份，正硅酸乙酯 3~8份。该复合材料，具有密度低、耐热、阻燃、耐腐蚀、隔热效率高，可在500℃以内长时间使用，且10mm厚的该材料能够保持背面温度不超过200℃。在兵器、航空等领域中能满足发动机长时间隔热对材料使用性能的要求，也可应用于有保温阻燃需求的建材领域。

技术领域

本发明属于纤维增强树脂基复合材料技术领域，涉及中温环境下高效隔热的复合材料技术，特别涉及高效隔热复合材料的配方及制备技术。

背景技术

树脂基复合材料以低密度、耐腐蚀等优点得到广泛应用，具有高效隔热的树脂基复合材料得到了广泛发展并获得成功应用。但因有机树脂基体的热分解温度较低，因此其应用温度多在300℃以下，当超过300℃时，只能短时使用。

“硅橡胶基绝热材料高温热行为研究（杨栋等，《固体火箭》2012年第3期）”介绍了一种用碳纤维和碳化硅改性甲基乙烯基硅橡胶绝热材料，用于1073k～1873k高温下的固体火箭发动机补燃室（不大于50s）烧蚀热防护，但没有提及在300℃～500℃的中温环境下长时间稳定工作的隔热性能。

Martin Marietta Corp公司研制的轻质泡沫材料SLA-561，以硅橡胶为原料，以0.07～0.2mm白炭黑和酚甲醛微粒为改性剂制备而成，在343℃～545℃、25s条件下宇宙飞船外表面的隔热，没有提及长时间稳定工作的隔热性能。

发明内容

本发明旨在提供一种具有中温（500℃以内）高效隔热功能的纤维增强树脂基复合材料及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的，采用具有优异耐热性能的有机硅树脂为基体，采用三氧化二铁提高树脂基体的使用温度，以玻璃纤维作为增强材料，中空玻璃微珠为隔热材料，提高复合材料的隔热效果，采用硼酸降低复合材料的温升速率和内应力，采用硅烷偶联剂改善有机硅树脂、液体硅橡胶和纤维增强剂之间的界面性能，采用硅橡胶提高复合材料的韧性。本发明采用表面处理剂对纤维进行处理，并采用超声波分散和双行星分散的工艺有效解决了液体硅橡胶对纤维增强剂的浸润性，改善了有机硅树脂基复合材料的韧性，提高了有机硅材料在高温环境下的热稳定性。

本发明涉及的耐热隔热复合材料，物料的质量组成为：

热固性有机硅树脂 100份

含苯基液体硅橡胶 20~50份

中空微珠 250~350份

硼酸 5~15份

三氧化二铁 3~8份

增强纤维 10~20份

硅烷偶联剂 8~12份

二丁基锡 1~5份

正硅酸乙酯 3~8份