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轻质薄型复合隔热材料的研究

李贵佳  
【摘要】:航空航天武器在高马赫数飞行时,由于剧烈的空气摩擦,表面温度急剧升高,造成内部控制电路工作异常,严重时会造成突发性破坏。本课题即针对航空武器发射过程中的热防护问题,解决挂飞和自主飞行过程中控制系统的隔热需求,研究轻质、厚度薄、性能优异的隔热材料。 无机纤维材料具有低密度、低导热的优异性能,多年来在各类军用和民用隔热领域应用广泛,但目前单一结构纤维隔热材料无法满足本课题如此高的隔热要求,广泛应用的热障涂层也存在急剧温升时开裂而失效的致命缺点,对此,本课题借鉴国外高效隔热材料制备方法,研究多层复合隔热材料以满足本课题隔热需求。 本课题在确定了各类无机纤维隔热制品选择方法的基础上,利用SEM深入研究各类薄型高效隔热材料细观结构和烧失量,从而优选隔热组元材料,将这些材料间隔排列,可获得细观结构不同的复合材料。 在确定了隔热组元材料的基础上,本课题实验了粘结和缝制两种制备工艺,确定粘结工艺制备复合材料,设计安装了成型模具。本课题利用SEM观察了粘结剂在复合材料间和纤维材料表面的存在状态,通过复合材料的抗撕裂强度测试、材料装机考核试验、材料环境适应性试验研究了粘结剂的粘结效果。本课题通过在粘结剂中加入轻质多孔隔热填料的方式赋予粘结剂隔热功能特性,利用SEM研究了填料的细观结构,结合导热系数测试结果进行了优选。 为检验复合材料的隔热效果,本课题设计安装了模拟测温装置。在充分考虑隔热机理的基础上,结合材料防潮处理需求,初步设计了1—3号材料结构,在此基础上,通过材料的隔热性能测试结果优化材料结构,最终制备出满足使用要求的隔热制品。 无机纤维材料结构疏松,毛细管效应使之具有很高的吸湿性,而水的导热系数远远高于空气,因此无机纤维质材料在长期储存时,隔热性能随储存期延长而衰减。对于本课题,材料吸潮后会影响使用过程中的电路运行,因此必须进行防潮处理。对于本课题研制的多层复合隔热材料,其内外表面和侧边需防潮处理,为此本课题分别研究了两类具有憎水功能的有机硅材料,一类经低温热处理可以在复合纸表面成膜,实现材料由亲水性向憎水性的转变。另一类是硫化硅橡胶,适用于本课题材料侧边的密封防潮处理。


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