【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天飞行器热防护领域，具体涉及一种光固化有机硅防热涂层及其制备方法。
技术介绍
1、航天飞行器在大气层中飞行，受气动热环境影响，其表面温度会急速升高。飞行速度为8ma左右时，表面温度将高达1200℃。因此，航天飞行器外表面需要用耐高温、抗烧蚀、抗冲刷的防热涂层来减少热环境的损害，通过隔热层来阻挡或减少热量向内部传递，从而保护飞行器内部器件正常工作。
2、现有的金属热防护材料耐温性无法满足，c/c和c/sic等复合材料耐温性虽然能够满足，但存在抗氧化能力差以及制备工艺周期长造价昂贵等不足。
3、也正基于此，提出本专利技术技术方案。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种光固化有机硅防热涂层，其包括如下原料：增强体、基体和功能填料；其中：
2、所述增强体为高性能纤维；
3、所述基体为可光固化有机硅材料；
4、所述功能填料为熔融性填料、补强性填料和反应性填料。
5、优选地，所述的光固化有机硅防热涂层包括如下体积份数的原料：高性能纤维20～35份、可光固化有机硅材料25～40份和功能填料40～60份。
6、优选地，所述高性能纤维为碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维中的一种或两种以上的组合。
7、优选地，所述可光固化有机硅材料为环氧/丙烯酸改性硅基树脂、可紫外光固化的聚合交联型硅基树脂、可紫外光固化的聚合开环交联型硅基树脂
8、优选地，所述熔融性填料为玻璃粉、云母、蒙脱土、高岭土中的一种或两种以上的组合；熔融性填料用于高温熔融形成表面玻璃相保护层；
9、和/或，所述补强性填料为二氧化硅、碳化硅、氮化硅中的一种或两种以上的组合；补强性填料用于提高有机硅材料的强度；
10、和/或，所述反应性填料为硼化物陶瓷粉、碳化硼、单质硼中的一种或两种以上的组合；反应性填料用于与有机硅高温分解的h2o、co2等小分子和空气中的o2反应生成陶瓷相，减少结构性失重。
11、和/或，所述熔融性填料、补强性填料和反应性填料的重量比为25～45:30～50:15～30。经专利技术人反复验证，熔融性填料、补强性填料和反应性填料的比例关系，会影响最终产品的性能。补强性填料、熔融性填料和反应性填料的相对含量有一个最优范围(即上述范围)。补强性填料过少时，大量的熔融性填料和反应性填料熔融在反应后将导致结构坍塌，强度下降；补强性填料过多时，熔融性填料和反应性填料太少导致无法形成熔融层保护材料。即所述功能填料能增强最终产品的力学性能和耐烧蚀性能。
12、另外，微珠和陶瓷化粉体是功能填料中的典型代表，其中微珠为玻璃微珠、酚醛微珠、陶瓷微珠、空心碳微珠中的一种或两种以上的组合。当功能填料选择微珠和陶瓷化粉体时，高性能纤维、可光固化有机硅材料、微珠和陶瓷化粉体的体积分数分别为：20～35％、25～40％、20～35％、15～35％。
13、基于相同的技术构思，本专利技术的再一方案是提供一种光固化有机硅防热涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
14、(1)将所述熔融性填料、所述补强性填料和所述反应性填料进行混合，并加入至所述可光固化有机硅材料中再次进行混合至体系均匀，得到预混物浆料；
15、(2)将所述高性能纤维进行预处理，再与所述预混物浆料混合，得到混合物料；
16、(3)向所述混合物料中加入光引发剂并搅拌均匀，得到涂层浆料；
17、(4)将所述涂层浆料喷涂至基材表面并进行光固化，完成后即得到所述光固化有机硅防热涂层。
18、优选地，步骤(2)中，采用偶联剂对所述高性能纤维进行预处理；
19、和/或，所述偶联剂为硅烷偶联剂；
20、和/或，所述偶联剂的添加量为高性能纤维的2wt.％，从而保证高性能纤维改性完全；
21、和/或，所述预处理的时间为1～2h。经预处理后，能够改善可光固化有机硅材料基体高温陶瓷化后与高性能纤维之间的相容性，提高材料高温强度保留率；同时预处理增加了高性能纤维表面的活性基团，进而提高与可光固化有机硅材料的界面结合能力。
22、优选地，步骤(2)中，所述混合的方式为：采用捏合机、开炼机组合的方式进行混合。
23、优选地，步骤(3)中，所述光引发剂为阳离子光引发剂和过氧化苯甲酰光引发剂；
24、和/或，所述阳离子光引发剂的添加量为可光固化有机硅材料的2～4wt.％；
25、和/或，所述过氧化苯甲酰光引发剂的添加量为可光固化有机硅材料的1～3wt.％。加入阳离子光引发剂和苯甲酰甲酸甲酯类光引发剂能够提供液态硅树脂光固化所需的自由基或阳离子，有利于促进固化过程。需要强调的是，制得的涂层浆料需装入有遮光装置保护的浆料槽，以避免光照射导致涂层浆料固化而不能使用。
26、优选地，步骤(4)中，所述喷涂的间隔时间为15～30min/次；
27、和/或，所述光固化采用紫外灯照射进行，该方式成本低，易于实现；
28、和/或，所述喷涂的厚度为0.5～2mm；
29、和/或，所述光固化有机硅防热涂层的密度为0.45～0.75g/cm3。
30、另外，在实际的操作中，施工不仅限于喷涂，所述施工方式可根据实际需求进行选择，如喷涂、刮涂、刷涂等方式均可。
31、本专利技术的有益效果为：
32、本专利技术的技术方案利用有机硅材料耐高温、抗烧蚀、制备周期短、固化效率高、低毒环保、性能优异等特点，同时利用硅基树脂的光、热(常温)双重固化，可避免传统室温固化时间过长、受设备尺寸和形状限制，以及施工方式比较单一等的不足。本专利技术得到的光固化有机硅防热涂层材料能够在约1200℃氧化性气氛中长时间(＞1000s)使用而不发生明显烧蚀。同时，可采用喷涂、刮涂、刷涂等成型方式，极大程度地提高了生产效率和工艺稳定性，进而保证材料的稳定性和可靠性，使其更好的应用于航天飞行器热防护领域。
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1.一种光固化有机硅防热涂层，其特征在于，包括如下原料：增强体、基体和功能填料；其中：
2.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，包括如下体积份数的原料：高性能纤维20～35份、可光固化有机硅材料25～40份和功能填料40～60份。
3.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，所述高性能纤维为碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，所述可光固化有机硅材料为环氧/丙烯酸改性硅基树脂、可紫外光固化的聚合交联型硅基树脂、可紫外光固化的聚合开环交联型硅基树脂中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，所述熔融性填料为玻璃粉、云母、蒙脱土、高岭土中的一种或两种以上的组合；
6.权利要求1～5任一项所述光固化有机硅防热涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述光固化有机硅防热涂层的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述光固化有机硅防热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合的方式为：采用捏合机、开炼机组合的方式进行混合。
9.根据权利要求6所述光固化有机硅防热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述光引发剂为阳离子光引发剂和过氧化苯甲酰光引发剂；
10.根据权利要求6所述光固化有机硅防热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述喷涂的间隔时间为15～30min/次；
...【技术特征摘要】
1.一种光固化有机硅防热涂层，其特征在于，包括如下原料：增强体、基体和功能填料；其中：
2.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，包括如下体积份数的原料：高性能纤维20～35份、可光固化有机硅材料25～40份和功能填料40～60份。
3.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，所述高性能纤维为碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，所述可光固化有机硅材料为环氧/丙烯酸改性硅基树脂、可紫外光固化的聚合交联型硅基树脂、可紫外光固化的聚合开环交联型硅基树脂中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的光固化有机硅防热涂层，其特征在于，所述熔融...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖勇，秦义，陈海亚，向世平，鲁明涛，周芬，张振燕，黄赓乔，邱轶，王俊勋，熊风，
申请(专利权)人：湖北航聚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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