[发明专利]一种发动机用有机硅绝热层及其制备方法

说明书

本发明公开一种发动机用有机硅绝热层及其制备方法，该有机硅绝热层的原料包括：作为基体原料的热硫化双组份液体硅橡胶、粉状耐烧蚀填料、降密度填料、抗氧化剂、冷却剂、磷系阻燃剂和纤维填料；其中，粉状耐烧蚀填料为硅化锆和三氧化二钬，降密度填料为酚醛空心微球，抗氧化剂为碳化硼，冷却剂为碱式碳酸镁，磷系阻燃剂为FR‑103阻燃剂，纤维填料为酚醛纤维和高硅氧纤维。本发明能制得耐烧蚀、力学性能良好、低导热、低密度、低玻璃化温度的发动机用有机硅绝热层。

技术领域

本发明涉及一种发动机用绝热层，该绝热层适用于多种发动机热防护，尤其适用于长时间工作，工况比较恶劣的冲压发动机补燃室热防护，可广泛应用于航天、航空、兵器、船舶等领域。

背景技术

发动机绝热层材料按分子结构一般可分三类，即硅基绝热层、碳基绝热层和有机高分子基绝热层。碳基绝热层材料具有优异的耐烧蚀和抗冲刷性能，但它的密度很高，增加了发动机的消极重量；导热率很高，单独使用不能达到绝热目的；无法整体成型，需要预先制造成块状，然后采用铺设粘结的方法成型于发动机壳体内表面，因此导致其连接与密封性差，还有最致命的缺点是加工装配难度大、制造周期漫长、制造成本极高。

有机高分子基绝热层的制造成本、密度和导热率都较低，但成碳强度低、耐烧蚀抗冲刷性能差，远远不能满足导弹武器发动机发展对热防护的需求。

相比而言，硅基绝热层集碳基绝热层和有机高分子基绝热层的优点于一体，既具有优异的耐烧蚀、抗冲刷性能，又具有低密度、低导热、整体成型、制造成本低、周期短等优点，所以一直以来国内外热防护工作者都将其作为发动机绝热层的首选材料。

我国兵器204所、航天四院42所、46所等单位从上世纪90年代开展硅基绝热材料的研究工作，目前已取得可观成果。兵器204所在“十一五”期间开展的“高效有机硅绝热层技术研究”于2010年顺利通过了总装验收，研制的硅基绝热层烧蚀性能达国内领先，在我国首次经历了300余秒固体冲压发动机飞行试验考核；随着冲压发动机技术的发展，对于配方的力学性能、密度、导热、长贮年限及玻璃化温度提出了更高要求，现有配方技术不能囊括诸多优良性能，因此提高绝热层力学性能延长贮存年限、降低密度、导热及玻璃化温度(-55℃以下)成为新一代发动机绝热层配方的研究方向。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种不仅耐烧蚀、力学性能良好、低导热、低密度、低玻璃化温度的发动机用有机硅绝热层及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种发动机用有机硅绝热层，该有机硅绝热层的原料包括：作为基体原料的热硫化双组份液体硅橡胶、粉状耐烧蚀填料、降密度填料、抗氧化剂、冷却剂、磷系阻燃剂和纤维填料。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述粉状耐烧蚀填料为硅化锆和三氧化二钬，降密度填料为酚醛空心微球，抗氧化剂为碳化硼，冷却剂为碱式碳酸镁，磷系阻燃剂为FR-103阻燃剂，纤维填料为酚醛纤维和高硅氧纤维。

具体的，按质量百分比计，由以下原料制成：热硫化双组份液体硅橡胶36.36％-38.06％、硅化锆14.80％-14.87％、三氧化二钬9.16％-9.45％、酚醛空心微球4.27％-4.64％、碳化硼7.96％-8.38％、碱式碳酸镁6.60％-6.77％、磷系阻燃剂11.65％-12.12％、酚醛纤维2.97％-3.03％和高硅氧纤维4.45％-4.47％。

具体的，按质量百分比计，由以下原料制成：热硫化双组份液体硅橡胶37.18％、硅化锆14.87％、三氧化二钬9.29％、酚醛空心微球4.46％、碳化硼8.18％、碱式碳酸镁6.69％、磷系阻燃剂11.90％、酚醛纤维2.97％和高硅氧纤维4.46％。

具体的，所述酚醛空心微球粒径为0.4mm，壁厚40微米。

具体的，所述酚醛纤维的长度为3mm～4mm。