[发明专利]一种用于轻质多孔复合材料拼接的胶黏填充剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于轻质多孔复合材料拼接的胶黏填充剂及其制备方法，通过以下方式获得：称量100质量份的端羟基聚硅氧烷，放入混合容器中；称量0～30质量份的白碳黑、10～40质量份的短切纤维、10～50质量份的空心小球、5～15质量份的抗氧化填料和0～30质量份的稀释剂，放入上述混合容器中，于室温进行物理搅拌混合；称量3～10质量份的交联剂、0.5～2质量份的催化剂，加入上述混合好的物料中，继续搅拌，即可用于轻质多孔复合材料的拼接。本发明中胶黏填充剂与低密度复合材料基体具有良好的化学和物理适配性，同时具有耐高温烧蚀、抗氧化、高温密封、低密度、低热导率的特点，满足轻质多孔复合材料的拼装胶接、缝隙填充和修补需要。

技术领域

本发明涉及一种用于轻质多孔复合拼接的胶黏填充剂及其制备方法，属于功能复合材料领域，主要用于航天飞行器轻质热防护系统的制造。

背景技术

随着航天飞行器不断的减重需求，作为再入/进入式飞行器(如飞船、返回式卫星等)最重要的防热材料逐渐由传统的致密结构向疏松多孔的结构转变。以碳/酚醛烧蚀防热材料为例，传统致密碳/酚醛复合材料的密度在1.5g/cm³以上，而现代航天飞行器先进热防护系统中，碳/酚醛复合材料的密度最低可至0.25g/cm³，如NASA的PICA材料(密度约为0.25g/cm³)。这类轻质烧蚀防热材料自身具有疏松多孔的结构特点，普遍具有超低密度、低热导率的特性，如：我国探月返回舱使用的FG4、HC5材料，孔隙率＞50％，热导率≤0.2W/(m·K)；Space-X公司龙飞船使用的PICA-X材料，孔隙率≥70％，热导率≤0.1W/(m·K)；航天飞机和X-37B使用的陶瓷瓦类低密度材料，孔隙率≥80％。这类轻质防热复合材料具有优异的防热和隔热性能，能够承受苛刻的热流环境，是名副其实的防隔热一体化技术中的关键材料。

然而，这类轻质多孔复合材料自身强度低，可加工性能差，在复合材料制品中难以通过整体工艺一次成型，面对复杂的异型构件时，往往无法成型。对于这种高孔隙率低密度材料，常常采用区块化拼接和粘接的方式，来实现大尺寸异型结构表面的复合材料成型。在Space-X龙飞船大底PICA-X防热材料成型中，采用拼接工艺，PICA-X块体之间采用胶黏填充剂填充，满足抗烧蚀、热密封、隔热的功能。

针对高孔隙率低密度多孔复合材料的性能和使用环境特点，现有的胶黏剂体系由于耐烧蚀性和抗冲刷性差无法满足航天飞行器气动加热环境下的使用需求。因此，开发用于轻质多孔复合材料块体之间拼接用的低密度、耐烧蚀、抗氧化胶黏填充剂，解决航天飞行器大型、薄壁、异型结构件表面轻质多孔复合材料的成型与制造技术难题，满足极端热工况下热密封、抗烧蚀、隔热和减重的目的，对我国航天飞行器先进制造发展具有重大的意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种用于轻质多孔复合材料拼接的胶黏填充剂及其制备方法，该胶黏填充剂与低密度复合材料基体具有良好的化学和物理适配性，同时具有耐高温烧蚀、抗氧化、高温密封、低密度、低热导率的特点，满足轻质多孔复合材料的拼装胶接、缝隙填充和修补需要，从而完成本发明。

本发明提供了的技术方案如下：

第一方面，一种用于轻质多孔复合材料拼接的胶黏填充剂，包括如下质量份的组分：100份的端羟基聚硅氧烷、0～30份的白碳黑、10～40份的短切纤维、10～50份的空心小球、5～15份的抗氧化填料、3～10份的交联剂、0.5～2份的催化剂和0～30份的稀释剂。

第二方面，一种用于轻质多孔复合材料拼接的胶黏填充剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)，称量100质量份的端羟基聚硅氧烷，放入混合容器中；

步骤(2)，称量0～30质量份的白碳黑、10～40质量份的短切纤维、10～50质量份的空心小球、5～15质量份的抗氧化填料和0～30质量份的稀释剂，放入步骤(1)中的混合容器中，于室温进行物理搅拌混合5～30min，搅拌速度800～1200r/min；