[发明专利]一种柔性隔热毡表面涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性隔热毡表面涂层，属于高温热防护技术领域。

背景技术

随着高超声速航天器飞行速度的不断提高，在上升和再入过程中要遭受很高的气流速度和气动热，因此航天器的服役环境越来越恶劣，其表面热防护问题成为限制飞行器发展的瓶颈之一。可重复使用柔性隔热毡是一种棉被式结构，由二氧化硅和99.7％非晶玻璃纤维组成，其耐温和强度均优于陶瓷防热瓦。与刚性陶瓷隔热瓦表面涂层类似，柔性隔热毡体表面涂层需具有耐高温、抗氧化、低催化等性质，还要求有一定的微变形能力及较好的连续性。美国林顿约翰逊太空中心在柔性SiO₂隔热毡上开发三种涂层。第一种是利用等离子喷涂技术先在隔热毡上喷涂无定型石英涂层，然后再喷涂一层高发射率的NiCr₂O₄层；第二种涂层是在无定型SiO₂粉料中添加2-10％的NiCr₂O₄；第三种以正硅酸乙酯为硅源，利用化学气相沉积方法在隔热毡表面沉积一薄层无定型SiO₂涂层。美国NASAAmes研究中心在先进柔性可重复使用隔热毡表面制备高辐射热防护涂层，在硅胶中添加一定比例的SiC和SiB₆，然后用刷涂或喷涂的方法把硅胶溶液涂覆在Nextel 440先进柔性隔热毡表面上。目前柔性隔热毡表面辐射涂层主要存在两个问题：一、干燥过程中易出现裂纹，缺少一定的微变形能力及较好的连续性；二、常温下涂层辐射率较高，但随着使用温度的升高，辐射率呈下降趋势。

发明内容

本发明要解决柔性隔热毡表面涂层微变形能力差和发射率系数低的技术问题，而提供一种柔性隔热毡表面涂层的制备方法。

一种柔性隔热毡表面涂层的制备方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤进行的：

一、将仲丁醇铝、异丙醇和乙酰乙酸乙酯按照摩尔比为7:3:1进行混合，得到溶液1；调节稀硝酸溶液pH为2～3，得到溶液2；将溶液1和溶液2按照质量比为95:5进行混合，然后在温度为80℃水浴中搅拌10～12h，再放入温度为60℃水浴中老化10～12h，制得氧化铝溶胶；

二、控制水浴温度为50℃，将石英短切纤维浸泡在丙酮溶液中，保持5～8h，再用pH值为3～4的稀盐酸溶液和去离子水依次反复漂洗，然后在温度为80～100℃条件下真空干燥10～12h，得到预处理后的石英短切纤维；

三、将步骤二得到的预处理后的石英短切纤维、步骤一得到的氧化铝溶胶和羟乙基纤维素混合，采用搅拌器搅拌30～40min，得到料浆1；按照质量份数，料浆1中预处理后的石英短切纤维为35～40份、氧化铝溶胶为55～62.5份、羟乙基纤维素为0.5～2.5份；

将步骤二预处理后的石英短切纤维、步骤一所配制的氧化铝溶胶、SiB₄粉、ZrB₂粉和羟乙基纤维素混合，采用搅拌器搅拌30～40min，得到料浆2；按照质量份数，料浆2中预处理后的石英短切纤维为25～30份、氧化铝溶胶为40～50份、SiB₄粉为10～15份、ZrB₂粉为5～10份、羟乙基纤维素为0.5～2.5份；

四、将柔性隔热毡表面进行前处理；采用空气喷涂法将步骤三得到的料浆1均匀喷涂在隔热毡表面，喷涂3～5遍，然后第一次干燥；再喷涂料浆2，喷涂至少三遍，然后第二次干燥，获得柔性隔热毡表面涂层。