[发明专利]一种用于修补复合材料的修补料以及使用该修补料修补复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料修复技术领域，更加具体地说，本发明涉及复合材料的修补料以及修补方法。

背景技术

复合材料，例如刚性隔热瓦，作为飞行器外表面大面积热防护材料具有轻质、可重复使用、耐高温、隔热效果好等诸多优点。但是刚性隔热瓦的抗冲击性能较差，在飞行器地面安装、运输、发射、在轨飞行或再入大气层时，刚性隔热瓦均有可能被损坏。因此，如何修补已损坏的刚性隔热瓦，是刚性隔热瓦大面积热防护系统工程应用过程的重要辅助技术之一。

刚性隔热瓦在尚未安装到飞行器表面时，在绝大多数情境下可以重新加工一块替换件再进行安装。但是，在以下几种情形下，有必要对隔热瓦进行修补：①已安装完毕的隔热瓦阵列，大面积区域的隔热瓦表面状况完好，仅某一块隔热瓦表面存在小面积的破损，该种情形下将损坏的隔热瓦取下并替换很可能引发应变隔离垫损坏、周围缝隙密封条损坏等更多技术风险时；②飞行器即将发射且不允许推迟发射时间，却发现刚性隔热瓦有局部小面积损坏时；③航天飞机等飞行器在轨飞行时发现隔热瓦局部破损，不可能在太空环境下完成隔热瓦零件替换类复杂出舱操作时。因此，自从刚性隔热瓦隔热材料问世以来，国内外研究者从未停止对刚性隔热瓦的修补技术的研发与改进。

US 4358480号公布了一种早期的复合材料的修补方法。该方法先使正硅酸乙酯水解，后使水解的正硅酸乙酯在加热条件下固化，从而将其作为无机粘接剂使用。但是该方法的修补料，正硅酸乙酯粘接剂在高温下极易粉化，从而导致修补料失效。另外一个缺点是该修补工艺操作步骤多，且含大量小分子物质，不适合在太空中在轨修补操作。

US5985433公布了一种改进的复合材料修补方法。该专利使用部分缩合的甲基二甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷水解产物作为涂层原料，使用刚性隔热瓦修补块填补局部缺陷后在表面刷涂或喷涂上述涂层原料，该涂层可室温固化。飞行器飞行过程中产生的气动热可使得该室温固化涂层发生裂解，在隔热瓦表面残留C/Si/O复合黑色玻璃焦质，起到高发射率涂层的作用。但是，US5985433和US 4358480一样，同样存在修补工艺操作步骤繁琐、含大量小分子物质，不适合在太空中在轨修补等缺点。

发明内容

本发明提供了一种用于修补刚性隔热瓦的材料以及使用所述修补料修补刚性隔热瓦的方法，所述方法可以在各种不同情境下使用。

本发明在第一方面提供了一种用于修补复合材料的修补料，所述修补料包括室温固化硅橡胶连续相和无机填料，所述室温固化硅橡胶连续相包含羟基封端硅橡胶预聚物、交联剂和催化剂。

本发明在第二方面提供了一种修补复合材料的方法，其中，所述方法使用本发明第一方面所述的修补料进行修补。

采用本发明所述的修补料可以在被修补的复合材料基体中形成低密度、高强度的材料，并且对于某些场合中对于例如刚性隔热瓦来说，既可以进行在轨修补操作也可以进行地面修补操作。

附图说明

图1展示了两种用于修补刚性隔热瓦的方法。其中图1(a)为刚性隔热瓦局部破损处的一种修补方法，1为待修补刚性隔热瓦，2为待修补刚性隔热瓦纤维基体，3为金属承力结构件，4为芳纶或芳砜纶应变隔离垫，5为按照规整化后的破损处尺寸加工的圆柱体刚性隔热瓦修补块，6为刚性隔热瓦表面高发射率涂层，7为本发明的室温固化刚性隔热瓦修补料，8为室温固化硅橡胶粘接剂层，9为初始的破损待修补处；图1(b)为刚性隔热瓦局部破损处的另一种修补方法，10为通过修整后将刚性隔热瓦破损处扩孔为大致倒锥形的情况下用于向其中填入本发明的室温固化刚性隔热瓦修补料。

具体实施方式

如上所述，本发明在第一方面提供了一种用于修补复合材料的修补料，其中，所述修补料包含室温固化硅橡胶连续相和无机填料，所述室温固化硅橡胶连续相包含羟基封端硅橡胶预聚物、交联剂和催化剂。

本发明人发现，由于本发明使用羟基封端硅橡胶预聚物作为主要烧蚀源，烧蚀后会残留C/Si/O玻璃焦质，在经历高温时，烧蚀收缩量较小，因此可靠性高；如果使用环氧树脂代替硅橡胶的话，在氧气充足的条件下烧蚀后基本无残留物，烧蚀收缩量大，因此可靠性明显较低。