一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料的制备方法，属于绝热材料技术领域。本发明专利技术通过以聚酰亚胺树脂分散在溶剂中与氧化钽凝胶液复合并包覆至硅橡胶材料表面，由于于聚酰亚胺材料有很好的成炭性，应用于硅橡胶基体中，能够降低材料的线烧蚀率，同时通过聚酰亚胺具有优异的成碳性，使其在受热炭化后形成保护膜，有效降低热量的进一步深入，阻止材料继续烧蚀，提高材料的耐烧蚀性能；且本发明专利技术采用氧化钽为改性材料，在受热烧蚀下前驱体凝胶一部分炭化并与氧化钽凝胶复合形成碳化钽包覆层，由于碳化钽材料具有优异的物理和化学性能、较好的耐化学腐蚀和热冲击性能高的抗氧化性，使其作为高温耐烧蚀保护层，有效提高材料的耐烧蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料的制备方法
本专利技术涉及一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料的制备方法，属于绝热材料

技术介绍
绝热层材料大体可分为三种类型：①升华型绝热材料。这种绝热材料大多是以石墨材料和碳/碳复合材料为代表材料，当火焰剧烈燃烧在该类材料时会发生升华，由于升华吸热带走大量的燃烧热量；而且，升华型绝热材料有很大的热辐射系数，具有良好的耐热性能。但是烧蚀后烧蚀层的隔热性较差且该类材料价格昂贵，限制了其在更大范围内的应用。②融化型绝热材料。这种绝热材料大多是以玻璃、石英和硅基材料为代表材料，该类材料在烧蚀环境中迅速发生熔化，吸收大量的热量；同时，发生融化作用后会形成SiO2液态保护膜，可以抵抗高温高速气流的冲刷，但是融化型绝热材料不利于大规模的生产。③碳化型绝热层材料。该类绝热材料主要是以树脂或弹性体为主要的基体材料、以纤维或纤维布为主要的增强材料，利用两相材料经烧蚀反应后的碳化来吸收燃烧室燃烧的热量，同时材料经烧蚀后形成碳化层，利用碳化层辐射散热达到防热目的。碳/碳基绝热层材料是以碳为基体、碳纤维为增强材料，通过一系列加工处理和碳化处理得到全碳质复合材料，其经高温处理后碳含量高达99%以上。基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。增强材料主要指具有高模量、高强度、热膨胀系数低的碳纤维。制备复合材料时一般先将碳纤维经过缠绕、模压、层叠、编制等方法制成坯体，以树脂作胶黏剂将纤维粘接在基体材料上，然后通过化学气相沉积法或者高液压相浸渍法进行致密化处理，形成沉积碳层。所以，碳/碳基绝热层材料除具有密度小、高温力学性能佳、耐摩擦磨损性能优等特点外，其耐烧蚀性很好，是非常理想的绝热层材料。近年来，国内外学者向碳/碳基绝热层材料掺入高熔点的陶瓷材料，大大提高了其耐烧蚀性能。但是现有的耐烧蚀绝热材料热稳定性较差，绝热材料炭化层坚实度较差，易发生断裂等现象，所以制备一种热稳定性能较好的耐烧蚀绝热材料是现有
的重中之重。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对导热材料在使用过程中，长时间导热处理使其易发生膨胀和体积稳定性能变化的问题，提供了一种低膨胀性高导热炭复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）按质量比1：5，将聚酰亚胺树脂添加至N,N-二甲基乙酰胺中，得混合液并搅拌混合，滴加N,N-二甲基乙酰胺稀释处理，得稀释液；（2）按质量比1:10，将氯化钽添加至无水乙醇中，搅拌混合得溶解液并按体积比1:10，将葡萄糖水溶液滴加至溶解液中，待滴加完成后，搅拌混合并静置，得改性液；（3）按重量份数计，分别称量45～50份改性液、10～15份聚乙烯吡咯烷酮水溶液和1～2份环氧丙烷置于三口烧瓶中，搅拌混合得凝胶液，按体积比1:5，将稀释液添加至凝胶液中，搅拌混合并水浴加热，静置40～48h后，得静置液；（4）将静置液旋转蒸发，得浓缩凝胶液，取氧化钽并置于球磨罐中，球磨过筛得球磨粉末，随后按质量比1:15，将球磨粉末与浓缩凝胶液搅拌混合并超声分散，得改性分散液；（5）按重量份数计，分别称量55～60份硅橡胶、10～15份改性分散液、2～3份促进剂TMTD、1～2份橡胶固化剂DBTU和6～8份白炭黑置于开炼机中，混炼均匀并收集混炼胶，将混合胶置于平板硫化机下，硫化处理，静置冷却至室温，即可制备得一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料。步骤（2）所述的葡萄糖水溶液滴加速率为2mL/min。步骤（4）所述的旋转蒸发温度为45～50℃。步骤（5）所述的硫化处理条件为在5～8MPa、155～170℃硫化处理。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术通过以聚酰亚胺树脂分散在溶剂中与氧化钽凝胶液复合并包覆至硅橡胶材料表面，由于于聚酰亚胺材料有很好的成炭性，应用于硅橡胶基体中，能够降低材料的线烧蚀率，同时通过聚酰亚胺具有优异的成碳性，使其在受热炭化后形成保护膜，有效降低热量的进一步深入，阻止材料继续烧蚀，提高材料的耐烧蚀性能；（2）本专利技术采用氧化钽为改性材料，通过其在高温环境下发生烧蚀，形成碳化钽，由于碳化担是一种杰出的过渡金属碳化物，在受热烧蚀下前驱体凝胶一部分炭化并与氧化钽凝胶复合形成碳化钽包覆层，由于碳化钽材料具有优异的物理和化学性能、较好的耐化学腐蚀和热冲击性能高的抗氧化性，使其作为高温耐烧蚀保护层，有效提高材料的耐烧蚀性能。具体实施方式按质量比1：5，将聚酰亚胺树脂添加至N,N-二甲基乙酰胺中，得混合液并搅拌混合，滴加N,N-二甲基乙酰胺稀释处理，得稀释液；按质量比1:10，将氯化钽添加至无水乙醇中，搅拌混合得溶解液并按体积比1:10，将质量分数5％葡萄糖水溶液滴加至溶解液中，控制滴加速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并静置25～30min得改性液，按重量份数计，分别称量45～50份改性液、10～15份质量分数1％聚乙烯吡咯烷酮水溶液和1～2份环氧丙烷置于三口烧瓶中，搅拌混合得凝胶液，按体积比1:5，将稀释液添加至凝胶液中，搅拌混合并置于55～65℃下水浴加热10～12h，静置40～48h后，得静置液，再在45～50℃下旋转蒸发至静置液体积的1/5，得浓缩凝胶液；取氧化钽并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，过200目筛得球磨粉末，随后按质量比1:15，将球磨粉末与浓缩凝胶液搅拌混合并置于200～300W下超声分散10～15min，得改性分散液；按重量份数计，分别称量55～60份硅橡胶、10～15份改性分散液、2～3份促进剂TMTD、1～2份橡胶固化剂DBTU和6～8份白炭黑置于开炼机中，混炼均匀并收集混炼胶，将混合胶置于平板硫化机下，在5～8MPa、155～170℃下硫化处理100～120min，静置冷却至室温，即可制备得一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料。实例1按质量比1：5，将聚酰亚胺树脂添加至N,N-二甲基乙酰胺中，得混合液并搅拌混合，滴加N,N-二甲基乙酰胺稀释处理，得稀释液；按质量比1:10，将氯化钽添加至无水乙醇中，搅拌混合得溶解液并按体积比1:10，将质量分数5％葡萄糖水溶液滴加至溶解液中，控制滴加速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并静置25min得改性液，按重量份数计，分别称量45份改性液、10份质量分数1％聚乙烯吡咯烷酮水溶液和1份环氧丙烷置于三口烧瓶中，搅拌混合得凝胶液，按体积比1:5，将稀释液添加至凝胶液中，搅拌混合并置于55℃下水浴加热12h，静置40h后，得静置液，再在45℃下旋转蒸发至静置液体积的1/5，得浓缩凝胶液；取氧化钽并置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，过200目筛得球磨粉末，随后按质量比1:15，将球磨粉末与浓缩凝胶液搅拌混合并置于200W下超声分散10min，得改性分散液；按重量份数计，分别称量55份硅橡胶、10份改性分散液、2份促进剂TMTD、1份橡胶固化剂DBTU和6份白炭黑置于开炼机中，混炼均匀并收集混炼胶，将混合胶置于平板硫化机下，在5MPa、155℃下硫化处理100min，静置冷却至室温，即可制备得一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料。实例2按质量比1：5，将聚酰亚胺树脂添加至N,N-二甲基乙酰胺中，得混合液并搅拌混合，滴加N,N-二甲基乙酰胺稀释处理，得稀释液；按质量比1:10，将氯化钽添加至无水乙醇中，搅拌混合得溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比1：5，将聚酰亚胺树脂添加至N,N‑二甲基乙酰胺中，得混合液并搅拌混合，滴加N,N‑二甲基乙酰胺稀释处理，得稀释液；（2）按质量比1:10，将氯化钽添加至无水乙醇中，搅拌混合得溶解液并按体积比1:10，将葡萄糖水溶液滴加至溶解液中，待滴加完成后，搅拌混合并静置，得改性液；（3）按重量份数计，分别称量45～50份改性液、10～15份聚乙烯吡咯烷酮水溶液和1～2份环氧丙烷置于三口烧瓶中，搅拌混合得凝胶液，按体积比1:5，将稀释液添加至凝胶液中，搅拌混合并水浴加热，静置40～48h后，得静置液；（4）将静置液旋转蒸发，得浓缩凝胶液，取氧化钽并置于球磨罐中，球磨过筛得球磨粉末，随后按质量比1:15，将球磨粉末与浓缩凝胶液搅拌混合并超声分散，得改性分散液；（5）按重量份数计，分别称量55～60份硅橡胶、10～15份改性分散液、2～3份促经剂TMTD、1～2份橡胶固化剂DBTU和6～8份白炭黑置于开炼机中，混炼均匀并收集混炼胶，将混合胶置于平板硫化机下，硫化处理，静置冷却至室温，即可制备得一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料。

【技术特征摘要】
1.一种硅橡胶耐烧蚀绝热材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比1：5，将聚酰亚胺树脂添加至N,N-二甲基乙酰胺中，得混合液并搅拌混合，滴加N,N-二甲基乙酰胺稀释处理，得稀释液；（2）按质量比1:10，将氯化钽添加至无水乙醇中，搅拌混合得溶解液并按体积比1:10，将葡萄糖水溶液滴加至溶解液中，待滴加完成后，搅拌混合并静置，得改性液；（3）按重量份数计，分别称量45～50份改性液、10～15份聚乙烯吡咯烷酮水溶液和1～2份环氧丙烷置于三口烧瓶中，搅拌混合得凝胶液，按体积比1:5，将稀释液添加至凝胶液中，搅拌混合并水浴加热，静置40～48h后，得静置液；（4）将静置液旋转蒸发，得浓缩凝胶液，取氧化钽并置于球磨罐中，球磨过筛得球磨粉末，随后按质量比1:15，将球磨粉末与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑娴，蒋益，
申请(专利权)人：常州新之雅装饰材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32