[发明专利]一种柔性复合防热套管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性复合防热套管及其制备方法，包括内层、外层和中间层，内层为硅橡胶管层，外层为铝箔复合防热布层，中间层从内至外依次为气凝胶低导热涂料层、相变储能涂料层、阻燃隔热涂料层和石英玻璃纤维层。制备该柔性复合防热套管的方法如下：将加成型液体硅橡胶、二氧化硅气凝胶粉按照质量比为65‑80：3混合得到气凝胶低导热涂料；将加成型液体硅橡胶中、有机固‑固相变材料按照质量比为6:3‑5混合得到相变储能涂料；将加成型液体硅橡胶、硼酸锌、二氧化硅气凝胶粉、玻璃粉、陶瓷粉、氢氧化铝、轻质氧化镁、云母粉按照质量比为90‑110：3‑5：2‑4：10‑14：10‑14：1‑3：1‑6：4‑4混合得到阻燃隔热涂料。该柔性复合防热套管具有极低的导热系数和良好的抗烧灼能力。

技术领域

本发明涉及航天材料技术领域，特别涉及到一种柔性复合防热套管及其制备方法。

背景技术

近年来随着航天的不断发展，越来越多的航天飞行器被送入广袤的太空中， 人们因此对飞行器中热防护系统所用的热防护材料提出了更高的防隔热要求。根据仿真试验发现，多数用于包裹电缆的防热套管在真空受热环境下，由于其导热系数过高、抗烧灼性能较差，容易炭化、分解漂浮在飞行器舱体内。考虑到舱体内部分元器件裸露，分解的防热套管存在导电性，在真空条件下极易附着在裸露的元器件上，从而造成短路的风险。

陶瓷基热防护材料具有耐气流冲刷、阻燃的优点，但是由于飞行器舱体内空间相对狭小，热防护系统内置的电缆、芯线成网状铺设，所用防护材料必须要求柔性较好且质轻，而陶瓷基热防护材料显然无法达到上述要求，极大地限制了其在热防护材料中的应用。另外，陶瓷基热防护材料虽然具备一定的耐气流冲刷、阻燃效果，但是该材料的导热系数较高，在较高的热流条件下容易造成芯线的表面温度过高并出现故障。

公开号为CN 105810335 A的中国专利公开了一种柔性轻质镶嵌复合防热套管及其生产方法。该生产方法包括以下工艺步骤：A编织石英玻璃纤维套管，并浸涂过渡涂料；B、将一根硅橡胶管穿入石英玻璃纤维套管内，两端绑扎固定，制作成坯管；C、将坯管浸涂蓄热涂料；D、将坯管浸涂隔热涂料；E、将坯管浸涂防热涂料；F、粘贴铝箔复合布。该结构的套管可在40kW/m²的热流条件下，800s内管内壁温升不高于100℃，然而一旦热流超过200kW/m²，其很容易造成电缆出现故障，而在航天飞行器的飞行过程中热流经常超过200kW/m²，因此，该防热套管能满足日常生活中的电缆包覆需求，而并不适合将其应用于航天飞行器中。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种导热系数较低、抗烧灼性能较好的柔性复合防热套管，该柔性复合防热套管可应用于航天飞行器中并起到极为优异的耐高温效果。

本发明还提供了上述柔性复合防热套管的制备方法。

为了解决上述问题，采用以下技术方案：包括内层、外层和中间层，所述内层为硅橡胶管层，所述外层为铝箔复合防热布层，所述中间层从内至外依次为气凝胶低导热涂料层、相变储能涂料层、阻燃隔热涂料层和石英玻璃纤维层。

其中，所述气凝胶低导热涂料层的厚度为0.15-0.25mm，所述相变储能涂料层的厚度为0.4-0.6mm，所述阻燃隔热涂料层的厚度为0.8-1.2mm。

优选地，所述气凝胶低导热涂料层的厚度为0.2mm，所述相变储能涂料层的厚度为0.5mm，所述阻燃隔热涂料层的厚度为1.0mm。

制备上述柔性复合防热套管的方法，包括以下步骤：

A.涂覆气凝胶低导热涂料层：制备气凝胶低导热涂料并浸涂至硅橡胶管层上，烘烤固化；

B.涂覆相变储能涂料层：制备相变储能涂料并浸涂至气凝胶低导热涂料层上，烘烤固化；

C.涂覆阻燃隔热涂料层：制备阻燃隔热涂料并浸涂至相变储能涂料层上，烘烤固化；