CN104357000A - 一种隔热填缝剂及其敷设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种隔热填缝剂及其敷设方法，采用耐高温抗辐射纤维、功能材料与耐高温硅橡胶粘接剂，其中耐高温抗辐射纤维由聚丙烯腈预氧丝制成，提供耐高温抗辐射及增强作用；功能材料起阻止热流向飞行器内部传递作用；耐高温硅橡胶粘接剂采用能够在350℃或更高温度使用的室温固化胶粘剂，提供耐高温和粘接作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热填缝剂及其敷设方法，属于功能复合材料技术领域。
背景技术
填缝剂是一种用于填补缝隙的材料，一般常用于建筑行业。如专利ZL200810046400.0(保温隔热填缝剂)和CN201210402046.7(保温隔热弹性填缝剂)均为建筑墙砖所用，有隔热功效，但此类填缝剂不耐高温，只能在常温下使用。
而随着超音速飞行器的发展，飞行器外部气动加热环境严酷，必须对飞行器进行一定的热防护，由于飞行器内部结构复杂，安装有多个金属零部件及仪器仪表，隔热层在飞行器内部敷设时必须采用分块方法，造成隔热层之间存在有大量的缝隙，如果不对这些缝隙进行特殊处理，必将成为热流通路对舱内空气直接加热，影响隔热层整体隔热效果。目前，飞行器隔热层之间的缝隙采用柔性垫，但由于缝隙大小不均匀，受柔性垫规格的限制，缝隙填充的不够密实，密实度也不易控制，因此，缝隙处隔热效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种隔热效果优良、能在350℃下使用、随形性好、操作简便的隔热填缝剂及其敷设方法。
本发明的技术解决方案：一种隔热填缝剂，由A、B两组份组成，A组份由以下质量份数的原材料混合后在50±5℃下静置24±6h得到，B组份由室温固化硅橡胶粘接剂固化剂组份和适量稀释剂组成，
所述的室温固化硅橡胶胶粘剂的耐温等级为350℃或以上，所述的耐高温抗辐射纤维采用耐温等级为350℃或以上的抗辐射纤维，所述的功能材料为空心微珠、气凝胶或两者的混合。
本发明采用耐高温抗辐射纤维、功能材料与耐高温硅橡胶粘接剂等复合制成，其中耐高温抗辐射纤维提供耐高温抗辐射及增强作用；功能材料起阻止热流向飞行器内部传递作用；耐高温硅橡胶粘接剂采用能够在350℃或更高温度使用的室温固化胶粘剂，提供耐温和粘接作用。
所述的耐高温抗辐射纤维为聚丙烯腈预氧丝，聚丙烯腈预氧丝的直径为1～15μm，长度为1～10mm。本发明也可采用其它的耐高温抗辐射纤维，只要能起到提供耐高温抗辐射及增强作用即可。
所述的空心微珠为硅酸铝空心微珠、硼酸盐空心微珠、玻璃空心微珠、氧化铝空心微珠、二氧化硅空心微珠、碳空心微珠、陶瓷空心微珠、氧化锆空心微珠、飞灰漂珠、聚苯乙烯空心微珠、脲醛空心微珠或酚醛空心微珠中的一种或任意几种的混合，但不以此为限，只要能起到阻止热流向飞行器内部传递作用即可。空心微珠粒径为0.1μm～500μm，优选1μm～100μm。
所述的气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶或氧化锆气凝胶中的一种或任意几种的混合，也可采用其他种类的气凝胶材料，只要能起到阻止热流向飞行器内部传递作用即可。
本发明制备隔热填缝剂A组份，要在50±5℃下静置24±6h，目的是将溶剂挥发掉一部分，若不进行此处理，在后续填充固化过程中隔热填缝剂会出现鼓包等隐患，而若在后续A、B组份混合后再进行处理的话，会延长了敷设时间；若处理时间过长或温度过高，A组份中的溶剂挥发量不合适，在A组份和B组份混合后，填缝过程中填充工艺性会受到影响，可能出现填不实等现象，最终影响隔热性能；因此，在制备隔热填缝剂A组份时进行处理，既提高了隔热性能又提高了总装敷设效率。
隔热填缝剂A组份中耐高温抗辐射纤维、功能材料的质量在上述要求范围内增加，隔热效果越好，但超出要求比例范围，若耐高温抗辐射纤维、功能材料的含量太少，对最终隔热性能提高不明显，无法满足使用要求，若耐高温抗辐射纤维、功能材料的含量太多，由于耐高温抗辐射纤维、功能材料体积较大，在隔热填缝剂填缝过程中会出现填不实等现象，隔热性能反而要下降。
本发明优选配比为：
室温固化硅橡胶胶粘剂组份 100
耐高温抗辐射纤维 40～50
功能材料 40～50。
在此优选配比方案中，材料的隔热性能优异(350℃加热700s背温低于60℃)。
一种隔热填缝剂的敷设方法，包括以下步骤，
第一步，分别配制隔热填缝剂A、B组份；
所述第一步中隔热填缝剂A组份配制通过以下步骤实现，
A1.1、将室温固化硅橡胶胶粘剂组份与适量稀释剂混合均匀；
添加稀释剂是为了后续添加耐高温抗辐射纤维和功能材料时，使添加的耐高温抗辐射纤维和功能材料更容易在室温固化硅橡胶胶粘剂组份分散均匀，其添加量根据实际情况进行调整，一般添加量为室温固化硅橡胶胶粘剂组份的5％～100％之间。稀释剂采用有机溶剂，可以选自下列中的一种或者两种以上的组合，汽油、环己烷、戊烷、庚烷等，优选环己烷，也可选择其他种类的有机溶剂，只要不对整个体系造成负面影响即可。
A1.2、按比例依次在稀释后的室温固化硅橡胶胶粘剂组份中添加耐高温抗辐射纤维和功能材料，混合均匀；
A1.3、将步骤A1.2得到的混合物在50±5℃下静置24±6h得到隔热填缝剂A组份。
所述隔热填缝剂B组份由室温固化硅橡胶粘接剂固化剂组份和适量稀释剂组成。采用的稀释剂种类与上文中隔热填缝剂A组份作用一样，是为了稀释室温固化硅橡胶粘接剂固化剂组份，使其在与隔热填缝剂A组份混合时，提高工艺性，能更好的填充到缝隙中，其添加量根据实际情况进行调整，一般添加量为室温固化硅橡胶固化剂组份：溶剂的质量比为5～20∶100。隔热填缝剂B组份所用稀释剂可选用与隔热填缝剂A组份所用稀释剂一致，也可不一致，但要保证所选用的稀释剂不能对整个体系造成负面影响。
第二步，按比例将隔热填缝剂A、B组份混合均匀得到隔热填缝剂；
隔热填缝剂A、B组份之间的比例以其中含有的室温固化硅橡胶粘接剂组份与固化剂组份的质量比为准，其配比为本领域公知技术，具体配比可根据实际要求进行调整，优选室温固化硅橡胶粘接剂组份与固化剂组份的质量比为100∶3～50。
第三步，在待填补的缝隙处均匀涂抹室温固化的高温胶粘剂；
高温胶粘剂为耐温等级在350℃或更高温度的室温固化胶粘剂，使用双组份或单组份均可，优选使用与隔热填缝剂一致的室温固化硅橡胶体系，在选择时保证其与隔热填缝剂之间的体系不能对本发明产生负面影响即可。
第四步，将混合均匀的隔热填缝剂填充满待填补的缝隙，室温固化；
第五步，将固化后的隔热填缝剂表面打磨平整；
第六步，在打磨平整的隔热填缝剂表面涂抹耐高温室温固化硅橡胶胶粘剂，再铺敷碳纤维布，室温固化；
第七步，在碳纤维布表面涂抹耐高温室温固化硅橡胶胶粘剂，再铺敷玻璃布，室温固化；
第六步和第七步中采用的耐高温室温固化硅橡胶胶粘剂体系为耐温等级在350℃或更高温度，使用双组份或单组份均可，优选使用与隔热填缝剂一致的室温固化硅橡胶体系，在选择时保证其与隔热填缝剂之间的体系不能对本发明产生负面影响即可。第六步和第七步铺设的碳布和玻璃布在缝隙两侧各延伸出5mm左右。
第八步，修整表面，隔热填缝剂敷设完毕。
为了进一步提高耐高温抗辐射及增强作用，本发明在缝隙中填充了隔热填缝剂后，又对其表面进行了碳布处理，使采用本发明敷设方法的隔热结构在具有优良的耐高温性能的同时，具有优良的隔热性能，达到350℃加热700s背温低于75℃；在最外层采用玻璃布处理，防止了隔热填缝剂铺敷后多余物产生，外观质量好。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明的隔热填缝剂为双组份，可预先制备A、B组份，不受飞行器总装时间及场地环境等的限制，填缝时，直接将预制备好的双组份搅拌均匀填充即可，可节约大量总装的时间，且环境不受污染；
(2)本发明通过添加一定比例的耐高温抗辐射纤维和功能材料，使隔热填缝剂具有导热系数低(室温导热系数仅为0.03～0.05W/m.K)、优良的隔热性能(350℃加热700s背温低于75℃)和耐高温性能(能耐350℃高温)；
(3)本发明敷设方法在缝隙中填充了隔热填缝剂后，又对其表面进行了碳布和玻璃布处理，进一步提高耐高温抗辐射增强作用，防止了多余物产生；
(4)本发明工艺方法简单、操作简便、随形性好、实用性强等优点，可用于敷设各种形状规格的构件缝隙产品，可以满足航空、航天、民用工业等方面的隔热要求。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
本发明隔热填缝剂采用耐高温抗辐射纤维、功能材料与耐高温硅橡胶粘接剂，其中耐高温抗辐射纤维由聚丙烯腈预氧丝制成，提供耐高温抗辐射及增强作用；功能材料起阻止热流向飞行器内部传递作用；耐高温硅橡胶粘接剂采用能够在350℃或更高温度使用的室温固化胶粘剂，提供耐高温和粘接作用。
本发明敷设方法如图1所示，将上述材料制备一种预混料，该预混料包括A、B两组份，使用时将A、B组份按照一定的质量比混合，搅拌均匀，再填充到所需填充的缝隙中，填充密实，室温固化，最后在填缝隔热材料表面进行碳布及玻璃布表面处理，进一步提供耐高温抗辐射及增强作用，防止了多余物产生。
以下结合具体实例详细说明本发明。
实施例1
制备工艺：
(1)将KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂组份与环己烷混合均匀，然后将聚丙烯腈预氧丝与氧化铝空心微珠同时加入搅拌均匀的硅橡胶胶粘剂中，并搅拌均匀，其质量配比为：KH-CL-RTV胶粘剂∶环己烷∶聚丙烯腈预氧丝∶氧化铝空心微珠＝100∶50∶50∶50，经过50℃后处理24h，得到隔热填缝剂A组份；其中聚丙烯腈预氧丝直径为5μm，长度为5mm；氧化铝空心微珠的直径为50μm。
(2)将KH-CL-RTV硅橡胶粘接剂固化剂组份与环己烷混合均匀，其质量配比为10∶100，得到隔热填缝剂B组份。
(3)将缝隙处清理干净，并用搅拌均匀的双组份KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂将缝隙处涂抹均匀。
(4)取隔热填缝剂A、B组份按照质量比100∶30搅拌均匀，并将缝隙处填充密实，室温固化24h，可以得到敷设好的隔热填缝剂；双组份KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂的质量配比为：胶粘剂∶固化剂＝100∶5。
(5)将固化后的隔热填缝剂表面打磨修理平整，然后用搅拌均匀的双组份KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂将表面涂抹均匀，并在表面糊制一层0.3mm厚的碳布，室温固化24h，双组份KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂的质量配比为：胶粘剂∶固化剂＝100∶5。
(6)将碳布表面多余胶液清理干净，然后用搅拌均匀的双组份KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂将表面涂抹均匀，并在表面糊制一层玻璃布，室温固化24h；最后将其表面清理干净，双组份KH-CL-RTV硅橡胶胶粘剂的质量配比为：胶粘剂∶固化剂＝100∶5。
按照实施例中隔热填缝剂的比例先制备隔热材料平板，再按照步骤(5)和(6)在隔热材料平板的表面上糊制碳布和玻璃布，样件长度和宽度均为200mm，厚度为16mm，表观密度为0.25g/cm3。将按照上述方法制备的样件进行性能测试，其他实施例样件制备过程和性能测试同实施例1。
(1)隔热性能(背温)
隔热性能测试方法：采用石英灯加热，从室温20s内升至350℃，加热700s监测待测材料背温56℃。
室温热导率：0.030W/m.K(GB/T10295-2008)。
实施例2～15
表1为实施例2～15隔热填缝剂B组份所用原料及其配制比例，表2为实施例2～15制备隔热填缝剂A组份所用原料及其配制比例，表3为实施例2～15隔热填缝剂材料敷设工艺及其性能测试，其他内容同实施例1。
从表3可以看出，随着隔热填缝剂A组份中纤维、功能材料含量增加，其隔热性能更优，在优选配比范围内，在350℃加热700s背温低于60℃。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
表1
| 实施例编号 | 固化剂种类 | 溶剂种类 | 固化剂：溶剂的质量配比 |
| 实施例2 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 5∶100 |
| 实施例3 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 7∶100 |
| 实施例4 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 9∶100 |
| 实施例5 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 11∶100 |
| 实施例6 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 13∶100 |
| 实施例7 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 15∶100 |
| 实施例8 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 17∶100 |
| 实施例9 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 19∶100 |
| 实施例10 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 20∶100 |
| 实施例11 | KH-CL-RTV | 环己烷 | 8∶100 |
| 实施例12 | PSN | 环己烷 | 10∶100 |
| 实施例13 | PSN | 汽油 | 10∶100 |
| 实施例14 | PSN | 戊烷 | 10∶100 |
| 实施例15 | PSN | 庚烷 | 10∶100 |
Claims (10)
1.一种隔热填缝剂，其特征在于：由A、B两组份组成，A组份由以下质量份数的原材料混合后在50±5℃下静置24±6h得到，B组份由室温固化硅橡胶粘接剂固化剂组份和适量稀释剂组成，
所述的室温固化硅橡胶胶粘剂的耐温等级为350℃或以上，所述的耐高温抗辐射纤维采用耐温等级为350℃或以上的抗辐射纤维，所述的功能材料为空心微珠、气凝胶或两者的混合。
2.根据权利要求1所述的一种隔热填缝剂，其特征在于：所述的A组份由以下质量份数的原材料组成，
室温固化硅橡胶胶粘剂组份 100
耐高温抗辐射纤维 40～50
功能材料 40～50。
3.根据权利要求1所述的一种隔热填缝剂，其特征在于：所述的耐高温抗辐射纤维为聚丙烯腈预氧丝，聚丙烯腈预氧丝的直径为1～15μm，长度为1～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种隔热填缝剂，其特征在于：所述的空心微珠为硅酸铝空心微珠、硼酸盐空心微珠、玻璃空心微珠、氧化铝空心微珠、二氧化硅空心微珠、碳空心微珠、陶瓷空心微珠、氧化锆空心微珠、飞灰漂珠、聚苯乙烯空心微珠、脲醛空心微珠或酚醛空心微珠中的一种或任意几种的混合。
5.根据权利要求1所述的一种隔热填缝剂，其特征在于：所述的气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶或氧化锆气凝胶中的一种或任意几种的混合。
6.一种隔热填缝剂的敷设方法，其特征在于，包括以下步骤，
第一步，分别配制隔热填缝剂A、B组份；
第二步，按比例将隔热填缝剂A、B组份混合均匀得到隔热填缝剂；
第三步，在待填补的缝隙处均匀涂抹室温固化的高温胶粘剂；
第四步，将混合均匀的隔热填缝剂填充满待填补的缝隙，室温固化；
第五步，将固化后的隔热填缝剂表面打磨平整；
第六步，在打磨平整的隔热填缝剂表面涂抹耐高温室温固化硅橡胶胶粘剂，再铺敷碳纤维布，室温固化；
第七步，在碳纤维布表面涂抹耐高温室温固化硅橡胶胶粘剂，再铺敷玻璃布，室温固化；
第八步，修整表面，隔热填缝剂敷设完毕。
7.根据权利要求6所述的一种隔热填缝剂的敷设方法，其特征在于：所述第一步中隔热填缝剂A组份配制通过以下步骤实现，
A1.1、将室温固化硅橡胶胶粘剂组份与适量稀释剂混合均匀；
A1.2、按比例依次在稀释后的室温固化硅橡胶胶粘剂组份中添加耐高温抗辐射纤维和功能材料，混合均匀；
A1.3、将步骤A1.2得到的混合物在50±5℃下静置24±6h得到隔热填缝剂A组份。
8.根据权利要求6所述的一种隔热填缝剂的敷设方法，其特征在于：所述第一步中隔热填缝剂B组份由室温固化硅橡胶粘接剂固化剂组份和适量稀释剂组成。
9.根据权利要求7所述的一种隔热填缝剂的敷设方法，其特征在于：所述步骤A1.2中各组份的质量份数如下，
室温固化硅橡胶胶粘剂组份 100
耐高温抗辐射纤维 5～50
功能材料 5～50；
优选为
室温固化硅橡胶胶粘剂组份 100
耐高温抗辐射纤维 40～50
功能材料 40～50。
10.根据权利要求6所述的一种隔热填缝剂的敷设方法，其特征在于：所述耐高温抗辐射纤维为聚丙烯腈预氧丝，聚丙烯腈预氧丝的直径为1～15μm，长度为1～10mm；所述的功能材料为空心微珠、气凝胶或两者的混合，所述的空心微珠为硅酸铝空心微珠、硼酸盐空心微珠、玻璃空心微珠、氧化铝空心微珠、二氧化硅空心微珠、碳空心微珠、陶瓷空心微珠、氧化锆空心微珠、飞灰漂珠、聚苯乙烯空心微珠、脲醛空心微珠或酚醛空心微珠中的一种或任意几种的混合；所述的气凝胶为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶或氧化锆气凝胶中的一种或任意几种的混合。
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