本發(fā)明涉及功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種封孔組合物，應(yīng)變隔離墊及應(yīng)變隔離墊的制造方法。

背景技術(shù)：

應(yīng)變隔離墊主體材料是纖維針刺氈，具有較好的彈性和韌性，一般粘貼在兩種剛性材料之間，起應(yīng)變協(xié)調(diào)的作用，從而防止剛性材料之間因為應(yīng)變能力的不同而造成材料失效。

它最先用于美國航天飛機(jī)上，航天飛機(jī)在高速再入過程中，速度超過20馬赫，表面溫度極高，表面需敷設(shè)一層剛性隔熱瓦進(jìn)行防護(hù)，但剛性隔熱瓦和飛機(jī)基體都是硬質(zhì)材料，加上飛機(jī)在高速飛行過程中會出現(xiàn)一定的變形扭曲，因此在兩種剛性隔熱材料之間，還需粘貼柔性，以協(xié)調(diào)剛性材料的變形，從而解決剛性隔熱瓦因為飛機(jī)機(jī)體變形而造成的失效問題。

傳統(tǒng)的航天飛機(jī)粘貼應(yīng)變隔離墊為針刺氈材料，施工時直接在其正反兩面涂覆粘接劑，然后分別與飛機(jī)機(jī)體和剛性隔熱瓦粘貼，由于針刺氈為多孔結(jié)構(gòu)，施加的粘接劑在壓力固化下會朝針刺氈的孔隙中滲透，帶來的不利影響主要有：(1)、粘接劑大量滲透到針刺氈的孔隙中，造成用膠量大，增加飛行器的重量，減小有效載荷；(2)、由于大量的粘接劑滲透到針刺氈中，導(dǎo)致其柔韌性降低，應(yīng)變協(xié)調(diào)功能減弱，影響使用性能。

曾采用纖維氈整體浸膠，然后干燥固化的方法預(yù)先在纖維氈中填充粘接劑，期望達(dá)到防止粘接劑在固化過程中向針刺氈滲透的目的。但實際操作過程中出現(xiàn)了一些問題：浸漬纖維氈的粘接劑濃度過高時，浸漬針刺氈的均勻性差，且過高濃度的粘接劑造成固化后針刺氈的柔韌性差，不能起應(yīng)變協(xié)調(diào)的作用；而粘接劑濃度過低時，固化后的針刺氈仍然是一種多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使用時仍然存在粘接劑滲透的問題，還是帶來粘結(jié)性能無法評估的問題。

本專利報道一種應(yīng)變隔熱墊材料及其制造方法，解決現(xiàn)有應(yīng)變隔離墊在粘接過程中存在的上述問題。該隔離墊通過對在針刺氈上下表面進(jìn)行封孔，既達(dá)到防止使用過程中粘接劑的繼續(xù)滲透，又有效控制了粘接劑用量，并保持其柔韌性和密度，最終實現(xiàn)應(yīng)變協(xié)調(diào)的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有的應(yīng)變隔離墊在粘接時因滲透大量粘接劑而導(dǎo)致其應(yīng)變協(xié)調(diào)能力差的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明在第一方面提供了一種封孔組合物，所述封孔組合物包含封孔劑、固化劑和溶劑；

所述封孔劑為硅橡膠；

所述固化劑為有機(jī)過氧化物。

在本發(fā)明提供的封孔組合物中，所述封孔組合物包含封孔劑、固化劑和溶劑，封孔劑作為有效組分，固化劑與封孔劑共同作用，而溶劑對封孔劑和固化劑進(jìn)行稀釋，方便施工操作。

對于封孔劑，所述封孔劑選自由甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、苯基硅橡膠、苯撐硅橡膠、苯醚硅橡膠、腈硅橡膠和氟硅橡膠組成的組中的一種或多種。

在實施時，可以選擇甲基硅橡膠，可以選擇甲基乙烯基硅橡膠，可以選擇苯基硅橡膠，可以選擇苯撐硅橡膠，可以選擇苯醚硅橡膠，可以選擇腈硅橡膠，可以選擇氟硅橡膠，還可以上述幾種硅橡膠的組合。

對于固化劑，所述固化劑為過氧化苯甲酰或過氧化二異丙苯。

優(yōu)選地，以重量百分比計，所述封孔劑在所述封孔組合物中的濃度為20％～70％，優(yōu)選為50％～60％。在實施時，可以選擇20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％。

優(yōu)選地，所述溶劑選自由正己烷、環(huán)己烷、丙酮和乙醚組成的組中的一種或多種。例如，可以為正己烷，可以為環(huán)己烷，可以為丙酮，可以為乙醚，還可以為上述幾種組分的任意組合。

對于封孔組合物的制備方法，可以按照如下方式進(jìn)行：

將封孔劑和固化劑混合后加入溶劑，攪拌均勻即得到封孔組合物。

本發(fā)明在第二方面還提供了一種應(yīng)變隔離墊的制造方法，包括如下步驟：

(1)、提供纖維針刺氈；

(2)、采用權(quán)利要求1～5任一項中的封孔組合物對所述纖維針刺氈進(jìn)行封孔，所述封孔采用噴涂方式進(jìn)行，得到應(yīng)變隔離墊。

優(yōu)選地，所述纖維針刺氈為有機(jī)纖維針刺氈或無機(jī)纖維針刺氈；

所述有機(jī)纖維針刺氈所用的纖維選自芳綸1313纖維、芳綸1414纖維、聚酰亞胺纖維、聚(2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑)纖維、芳砜綸、聚苯硫醚纖維、聚四氟乙烯纖維和聚芳酯纖維中的一種或多種，纖維的直徑為1～15μm，例如為1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm；

所述無機(jī)纖維針刺氈所用的纖維選自由石英纖維、氧化鋁纖維、莫來石纖維、玻璃纖維和高硅氧纖維組成的組中的一種或多種，纖維的直徑為1～15μm，例如為1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm；和/或，

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述纖維針刺氈的厚度可以為1.8～2.2mm，密度可以為0.13～0.19g/cm³。

優(yōu)選地，所述步驟(2)包括如下子步驟：

(21)、將所述封孔組合物均勻噴涂至所述纖維針刺氈的一個表面，控制所述纖維針刺氈的增重為0.020～0.30g/cm³，然后進(jìn)行固化，得到一面封孔的纖維針刺氈；

(22)、在所述一面封孔的纖維針刺氈的另一面均勻噴涂所述封孔組合物，控制所述一面封孔的纖維針刺氈的增重為0.020～0.30g/cm³，然后進(jìn)行固化，得到應(yīng)變隔離墊。

本發(fā)明采用噴涂方式進(jìn)行封孔，其效果優(yōu)于采用整體浸漬方式進(jìn)行封孔，既達(dá)到了封孔的目的，也保持了應(yīng)變墊的應(yīng)變協(xié)調(diào)性，提高了應(yīng)變協(xié)調(diào)隔離墊的使用性能。

在實施時，為了便于操作，可將封孔組合物倒入噴槍罐進(jìn)行噴涂。在本發(fā)明中，將噴涂量控制在如下范圍內(nèi)所達(dá)到的效果最佳：控制所述一面封孔的纖維針刺氈的增重為0.020～0.30g/cm³。

優(yōu)選地，在步驟(21)和步驟(22)中，所述固化的溫度為75～85℃，時間為20～24小時。

本發(fā)明還提供給了一種應(yīng)變隔離墊，所述應(yīng)變隔離墊為經(jīng)過表面封孔的纖維針刺氈。

所述應(yīng)變隔離墊采用本發(fā)明提供的制造方法制造而成。

所述應(yīng)變隔離墊的密度為0.37～0.43g/cm³，

所述應(yīng)變隔離墊的厚度為1.9mm～2.3mm，

所述應(yīng)變隔離墊的室溫?zé)釋?dǎo)率為0.033～0.040W/m·k，和/或

所述應(yīng)變隔離墊的厚度方向拉伸強(qiáng)度≥0.50MPa。

本發(fā)明提供的應(yīng)變隔離墊在航天飛行器、極端環(huán)境的高效防隔熱應(yīng)變協(xié)調(diào)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：

(1)、本發(fā)明提供的封孔組合物可以用于對纖維針刺氈進(jìn)行封孔，制造應(yīng)變隔離墊。封孔后，避免了使用過程中粘接劑繼續(xù)滲透到針刺氈內(nèi)部，從而能夠按照粘接要求，控制粘接劑的用量，提高可靠性；

(2)、本發(fā)明制備的應(yīng)變隔離墊采用局部噴涂然后固化的方法實現(xiàn)封孔，既達(dá)到了封孔的目的，也保持了應(yīng)變隔離墊的應(yīng)變協(xié)調(diào)性，提高了應(yīng)變隔離墊的使用性能；

(3)、本發(fā)明制備的應(yīng)變隔離墊在表面封孔的同時，本體仍然保留了三維孔洞結(jié)構(gòu)，也具有一定的隔熱性能，從而能夠幫助提高熱防護(hù)材料構(gòu)件的綜合隔熱性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明應(yīng)變隔離墊制造工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明應(yīng)變隔離墊的實物照片。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1

如圖1所示，制造芳綸1313針刺氈應(yīng)變隔離墊，包括如下步驟：

(11)、裁剪厚度為2.1mm的芳綸1313針刺氈，將其鋪展貼附于噴有聚四氟涂層的鋼板上，用電熨斗將針刺氈燙平整；

(12)、按照甲基乙烯基硅橡膠：過氧化苯甲酰：正己烷＝100：5：100(質(zhì)量比)的比例配制封孔組合物，攪拌均勻后待用；

(13)、將配好的封孔劑組合物倒入噴槍罐，在針刺氈表面均勻噴涂，增重控制在0.020g/cm³；

(14)、將一面噴涂好的針刺氈放入烘箱，溫度控制在80±5℃，固化24小時，取出；

(15)、對針刺氈的另一面進(jìn)行封孔，后進(jìn)行固化，具體操作同步驟(13)和步驟(14)，待固化后，取出封孔的應(yīng)變針刺氈，得到所需的應(yīng)變隔離墊。

按照該法制得的應(yīng)變隔離墊(如圖2所示)的密度為0.41g/cm³，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.033W/m·K，厚度方向拉伸強(qiáng)度0.58MPa。

在該應(yīng)變隔離墊表面涂抹硅橡膠粘接劑，無滲透現(xiàn)象發(fā)生。

實施例2

制造石英纖維針刺氈應(yīng)變隔離墊，包括如下步驟：

(21)、裁剪厚度為2.05mm的石英纖維針刺氈，將其鋪展貼附于噴有聚四氟涂層的鋼板上；

(22)、按照甲基硅橡膠：過氧化苯甲酰：正己烷＝100：10：100(質(zhì)量比)的比例配制表面封孔組合物，攪拌均勻待用；

(23)、將配好的封孔劑組合物倒入噴槍罐，在針刺氈表面均勻噴涂，增重控制在0.025g/cm³；

(24)、將一面噴涂好的針刺氈放入烘箱，溫度控制在80±5℃，固化20小時，取出；

(25)、對針刺氈的另一面進(jìn)行封孔，后進(jìn)行固化，具體操作同步驟(23)和步驟(24)，待固化后，取出封孔的應(yīng)變針刺氈，得到所需的應(yīng)變隔離墊。

按照該法制得的應(yīng)變隔離墊密度為0.43g/cm³，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.035W/m·K，厚度方向拉伸強(qiáng)度0.51MPa。

在該應(yīng)變隔離墊表面涂抹硅橡膠粘接劑，發(fā)現(xiàn)沒有滲透現(xiàn)象發(fā)生。

實施例3

制造聚酰亞胺纖維針刺氈應(yīng)變隔離墊，包括如下步驟：

(31)、裁剪厚度為2.0mm的聚酰亞胺纖維針刺氈，將其鋪展貼附于噴有聚四氟涂層的鋼板上；

(32)、按照苯基硅橡膠：過氧化二異丙苯：正己烷＝100：8：100(質(zhì)量比)的比例配制表面封孔組合物，攪拌均勻待用；

(33)、將配好的封孔組合物倒入噴槍罐，在針刺氈表面均勻噴涂一層硅橡膠，增重控制在0.030g/cm³；

(34)、將一面噴涂好的針刺氈放入烘箱，溫度控制在80±5℃，固化24小時，取出；

(35)、對針刺氈的另一面進(jìn)行封孔，后進(jìn)行固化，具體操作同步驟(33)和步驟(34)，待固化后，取出封孔的應(yīng)變針刺氈，得到所需的應(yīng)變隔離墊。

按照該法制得的應(yīng)變針刺氈密度為0.40g/cm³，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.032W/m·K，厚度方向拉伸強(qiáng)度0.65MPa。

在該應(yīng)變隔離墊材料表面涂抹硅橡膠粘接劑，無滲透現(xiàn)象發(fā)生。

實施例4

制造氧化鋁纖維針刺氈應(yīng)變隔離墊，其制作步驟同實施例3基本相同，不同之處在于：

在步驟(41)中，氧化鋁纖維針刺氈的厚度為1.8mm；

在步驟(42)中，按照苯撐硅橡膠：過氧化二異丙苯：環(huán)己烷＝100：20：480(質(zhì)量比)的比例配制表面封孔組合物。

按照該法制得的應(yīng)變針刺氈密度為0.44g/cm³，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.036W/m·K，厚度方向拉伸強(qiáng)度0.50MPa。

在該應(yīng)變隔離墊材料表面涂抹硅橡膠粘接劑，無滲透現(xiàn)象發(fā)生。

實施例5

制造聚酰亞胺纖維針刺氈應(yīng)變隔離墊，其制作步驟同實施例3基本相同，不同之處在于：

在步驟(51)中，聚酰亞胺纖維針刺氈的厚度為2.2mm；

在步驟(52)中，按照苯基硅橡膠：過氧化二異丙苯：正己烷＝80：3：50(質(zhì)量比)的比例配制表面封孔組合物。

按照該法制得的應(yīng)變針刺氈密度為0.37g/cm³，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.031W/m·K，厚度方向拉伸強(qiáng)度0.66MPa。

在該應(yīng)變隔離墊材料表面涂抹硅橡膠粘接劑，無滲透現(xiàn)象發(fā)生。

實施例6

制造聚酰亞胺纖維針刺氈應(yīng)變隔離墊，其制作步驟同實施例3基本相同，不同之處在于：

在步驟(62)中，按照苯基硅橡膠：過氧化二異丙苯：正己烷＝80：4：35(質(zhì)量比)的比例配制表面封孔組合物。

按照該法制得的應(yīng)變針刺氈密度為0.39g/cm³，室溫?zé)釋?dǎo)率為0.031W/m·K，厚度方向拉伸強(qiáng)度0.67MPa。

在該應(yīng)變隔離墊材料表面涂抹硅橡膠粘接劑，無滲透現(xiàn)象發(fā)生。

對比例1

對比例1提供的應(yīng)變隔離墊為傳統(tǒng)應(yīng)變隔離墊，未采用本發(fā)明提供的封孔組合物對纖維針刺氈進(jìn)行封孔。其纖維針刺氈的類型同實施例3。

在該應(yīng)變隔離墊表面涂抹硅橡膠粘接劑，出現(xiàn)嚴(yán)重的滲透現(xiàn)象。

對比例2

對比例2提供的應(yīng)變隔離墊也采用封孔組合物對纖維針刺氈進(jìn)行了封孔，不同之處在于：所用的封孔組合物為20質(zhì)量％酚醛樹脂、10質(zhì)量％呋喃樹脂、10質(zhì)量％環(huán)氧樹脂和余量甲醇混合而成。其他方面與實施例3的相同。

在該應(yīng)變隔離墊表面涂抹硅橡膠粘接劑，出現(xiàn)嚴(yán)重的滲透現(xiàn)象。

綜上，涂抹粘接劑后，各實施例和對比例的結(jié)果如表1所示。

表1各實施例和對比例的結(jié)果

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。