有机硅基柔性多层隔热材料制备及性能研究

论文摘要

航天航空技术的发展对隔热材料提出了新要求,为避免刚性隔热结构因力、热产生的变形而破坏,在飞行器的外表面、卫星的隔热屏和火箭的密封部位等,特别在各种摇摆式发动机或摆动喷管位置,特殊的工作位置和环境要求安装具有优异力、热性能的柔性隔热部件。因此需研究轻质、隔热性能优异的柔性隔热材料和结构,以适应一些特殊隔热领域的力、热工作环境。本文首先对基体材料进行研究,采用差热-热重（DTA-TG）探讨所选有机硅材料的耐热性,结合不同老化温度下的质量损失和力学性能变化,确定了选用的有机硅基体材料。对有机硅进行气相SiO2补强,通过力学性能测试,优选了气相SiO2的添加量;并对经过气相SiO2补强的有机硅进行差热-热重（DTA-TG）、红外吸收光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）分析和表征,研究了气相SiO2补强有机硅机理。最终确定含有气相SiO2补强的有机硅胶液为研究柔性隔热材料的基础胶液,在此基础上加入其他填料。同时对SiO2气凝胶进行了形貌观察和耐热性表征,通过改变SiO2气凝胶和有机硅的质量比,研究了SiO2气凝胶/有机硅复合材料的隔热性能,确定了二者的最佳质量比;并采用红外吸收光谱（FT-IR）研究了SiO2气凝胶和有机硅的结合,利用扫描电子显微镜（SEM）观察SiO2气凝胶/有机硅的微观形貌,探讨了SiO2气凝胶的分散效果及其隔热机理。随后用分光光度计测试ZnO/有机硅反射层的反射光谱,探讨其对不同波长红外线的反射能力。利用经过气相SiO2补强的有机硅为有机硅基础胶液,制备了SiO2气凝胶/有机硅隔热层、ZnO/有机硅热反射层;并加入玻璃纤维布承受结构载荷,研制了一种新型柔性隔热材料。在分析多层隔热结构传热机理的基础上,通过反复试验,设计制备了一种新型柔性多层隔热结构。通过高真空平板加热装置测试了新型柔性多层隔热结构的隔热性能。结果表明所制备的新型柔性多层隔热结构有效地提高了隔热材料的总热阻,具有较好的隔热效果,250℃时导热系数为0.257W/（m·K）。可广泛应用在航空航天特殊部件的隔热领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 柔性复合材料国内外研究现状
• 1.2.2 有机硅国内外研究现状
• 1.2.3 隔热材料国内外研究现状
• 1.2.4 多层隔热材料研究
• 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 实验材料及测试方法
• 2.1 实验原材料
• 2.2 测试内容
• 第3章 柔性多层隔热结构组元材料研究
• 3.1 柔性基体材料的选择
• 2 补强有机硅'>3.2 气相SiO₂补强有机硅
• 2 气凝胶/有机硅复合材料隔热性能研究'>3.3 SiO₂气凝胶/有机硅复合材料隔热性能研究
• 2 气凝胶的性能研究'>3.3.1 SiO₂气凝胶的性能研究
• 3.3.2 导热测试原理
• 2 气凝胶/有机硅复合材料隔热性能'>3.3.3 SiO₂气凝胶/有机硅复合材料隔热性能
• 2 气凝胶/有机硅复合材料隔热机理'>3.3.4 SiO₂气凝胶/有机硅复合材料隔热机理
• 3.4 反射涂层
• 3.5 本章小结
• 第4章 柔性多层隔热结构设计及隔热性能研究
• 4.1 柔性隔热材料制备与性能研究
• 4.1.1 柔性隔热材料设计
• 4.1.2 柔性隔热材料制备
• 4.2 新型柔性隔热结构设计
• 4.3 新型柔性多层隔热结构隔热性能研究
• 4.3.1 高真空平板加热装置测试
• 4.3.2 新型柔性多层隔热结构隔热机理
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢