[发明专利]一种可调密度酚醛浸渍轻质隔热材料

说明书

本发明提供了一种可调密度酚醛浸渍轻质隔热材料，包括骨架材料和填充物，所述的骨架材料采用高硅氧纤维毡或整体碳毡；所述的填充物采用酚醛树脂，包括氨酚醛树脂、硼酚醛树脂、钠酚醛树脂、钡酚醛树脂和镁酚醛树脂；所述的酚醛树脂稀释后通过真空浸渍法渗入高硅氧纤维毡或整体碳毡内部，经固化后酚醛树脂的重量比为40～65％。本发明提供的可调密度酚醛浸渍轻质隔热材料可以方便的粘接于固体姿态控制发动机外表面，防止姿态控制发动机金属结构因受热软化失去强度，在保证热防护效果的情况下有效的降低了结构重量，提高了系统的整体性能，适合于不同受热环境下的固体姿态控制发动机外放热。

技术领域

本发明涉及一种隔热材料，用于固体姿态控制发动机外表面隔热，用于阻隔主发动机尾焰热辐射加热，还可以用于阻隔上升段气动加热，属于固体火箭发动机热防护领域。

背景技术

酚醛浸渍轻质隔热材料用于隔绝固体火箭发动机尾焰热辐射对安装于尾舱内的固体姿态控制发动机的影响，防止姿态控制发动机金属壳体结构受热失稳，防止辐射加热造成姿态控制发动机推进剂意外点燃，同时也可以用于阻隔火箭上升段与空气磨擦产生的气动加热。

用于姿态控制发动机外表面的热防护材料可以是防热涂料、橡胶绝热层或高硅氧/酚醛烧蚀材料，依据不同的热环境和结构重量要求进行材料的选择。防热涂料可以喷涂或刷涂方法涂敷于姿控发动机外表面，受姿控发动机外形限制最小，工艺性能较好。防热涂料对300℃左右气动加热的防护性能较好，但在主发动机尾焰热辐射等热流密度较大的条件下防护时间较短，采用加厚涂层方法增加防护时间时容易因应力造成涂层开裂或脱落。

橡胶绝热层应用于热流密度更高热防护环境，依靠较低的热导系数对部件进行热防护，对主发动机尾焰热辐射作用具有较好的热防护作用。橡胶绝热层密度在0.8～1.2g/cm³之间，材料密度下降空间有限，对热防护结构重量要求较严格的条件适应性较小。并且，对于外形较为复杂的姿态控制发动机，橡胶绝热层需要专用模具粘接于曲面上，模具设计制造成本较高，工艺实施较为复杂。

高硅氧/酚醛烧蚀材料用于直接与燃气温度大于1500℃接触的结构件的防热，其防热原理是的燃气作用下烧蚀材料表面形成碳层，利用碳层的热辐射效应将绝大部分热量辐射至环境中，保护底层结构件不受高温燃气影响。高硅氧/酚醛材料只有在成碳温度以上才具有防热作用，并且其密度是三种防热材料中最高的，可达到1.7g/cm³以上。对于温度较低的气动加热防护效果不佳，较高的密度造成防热结构重量居高不下，影响系统整体性能。

针对姿态控制发动机热环境进行定向设计的外隔热材料是降低结构重量、提高系统性能的重要因素，但固体姿控发动机在国内处于单项技术研究与分系统集成研究阶段，同时固体姿态控制发动机为一种特殊的产品，难以在公开资料中难以查找到相关信息。行业标准中涉及的外防热材料与工艺规范均针对外防热涂料。通过互联网对国家知识产权局的国内专利和链接的国外专利机构的查询，没有查找到适用于固体姿态控制发动机外防热的轻质隔热材料方面的相关信息。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可调密度酚醛浸渍轻质隔热材料，根据固体姿控发动机热环境，其密度在0.35～0.85g/cm³之间调整，以适应热源和结构重量要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调密度酚醛浸渍轻质隔热材料，包括骨架材料和填充物；所述的骨架材料采用高硅氧纤维毡或整体碳毡；所述的填充物采用酚醛树脂，包括氨酚醛树脂、硼酚醛树脂、钠酚醛树脂、钡酚醛树脂和镁酚醛树脂；所述的酚醛树脂稀释后通过真空浸渍法渗入高硅氧纤维毡或整体碳毡内部，经固化后酚醛树脂的重量比为40～65％。

所述的酚醛树脂通过真空浸渍方法渗入高硅氧毡或整体碳毡内部，经低压抽取溶剂后，对浸渍物施加温度和压力，固化温度范围为155～215℃，单位面积成型压力为0.8～1.5MPa，固化时间为3～5min。