CN110093142B - 一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法 - Google Patents

一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，它涉及有机硅胶黏剂的制备方法。它要解决现有有机硅胶黏剂存在耐烧蚀温度低以及常温固化难的问题。方法：一、预处理甲基苯基硅树脂；二、预处理碳纤维，得填料A；三、石墨、碳化硅、二硼化锆、镍、氧化钽、二硼化铪和硼化铌进行球磨，得填料B；四、处理后的甲基苯基硅树脂、填料A、填料B、正硅酸乙酯和二丁基二月桂酸锡混合后常温下进行固化，即完成。本发明中有机硅胶黏剂，常温下固化，可耐1500℃烧蚀，实际应用时现配现用，无储存固化的风险；制备工艺简单，原料来源广泛；胶黏剂可在1500℃烧蚀300秒后，热失重不超过1％，且烧蚀完之后还有一定的柔韧性。

Description

一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法
技术领域
本发明涉及有机硅胶黏剂的制备方法。
背景技术
近年来，我国航空航天事业发展迅速，其对于速度，飞行时间的要求越来越高，导致其对于高性能材料的需求也越来越苛刻。飞行机体与空气的摩擦、火箭发动机喷嘴等部件需要其具有非常高的耐烧蚀温度。如今常用的耐烧蚀材料多为陶瓷基复合材料，而以有机硅为基体的新型复合材料还没有被用于其领域。在有机材料中，聚酰亚胺、酚醛基等复合材料具有较好的耐高温性，但是其耐烧蚀温度也不超过1000℃，且常温固化也是其一大难点。
发明内容
本发明目的是为了解决现有有机硅胶黏剂存在耐烧蚀温度低以及常温固化难的问题，而提供一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法。
一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，按以下步骤实现：
一、按质量份数，将10～20份的无水乙醇加入到100份的甲基苯基硅树脂中，搅拌均匀后旋转蒸发除去溶剂，旋蒸后的甲基苯基硅树脂中再加入10～20份的无水乙醇，搅拌均匀后再次旋转蒸发，如此反复2～3次，获得处理后的甲基苯基硅树脂；
二、碳纤维进行裁剪和粉碎，使其长度为2～3mm，然后进行15～25min的等离子处理，处理后的碳纤维作为填料A；
三、按质量份数，将20～40份的石墨、20～40份的碳化硅、100～150份的二硼化锆、80～100份的镍、50～100份的氧化钽、100～150份的二硼化铪和100～150份的硼化铌，放入行星式球磨机中进行研磨，研磨时间为60～90min，获得填料B；
四、按质量份数，将100份处理后的甲基苯基硅树脂、10～20份的填料A、600～700份的填料B、10～15份的正硅酸乙酯和1～3份的二丁基二月桂酸锡混合，搅拌均匀后常温固化 10～14h，即完成常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备。
本发明的有益效果是：
一、本发明中有机硅胶黏剂，常温下固化，可耐1500℃烧蚀，实际应用时现配现用，无储存固化的风险；制备工艺简单，原料来源广泛，便宜易得，便于工业化生产，产品应用范围广。
二、本发明中甲基苯基硅树脂保证了胶黏剂的柔韧性，填料使得胶黏剂具有很好的耐烧蚀性。该胶黏剂可在1500℃烧蚀300秒后，热失重不超过1％，且烧蚀完之后还有一定的柔韧性。
三、对于用乙酸乙酯除去表面油污的钢、铝材料，采用本发明中制备所得胶黏剂，其拉伸剪切强度≥0.5MPa；对钢、铝材料先用乙酸乙酯处理，再在其表面涂上含氨基的硅烷偶联剂(如ND-42、ND-73)，采用本发明中制备所得胶黏剂，其拉伸剪切强度≥0.8MPa。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，按以下步骤实现：
一、按质量份数，将10～20份的无水乙醇加入到100份的甲基苯基硅树脂中，搅拌均匀后旋转蒸发除去溶剂，旋蒸后的甲基苯基硅树脂中再加入10～20份的无水乙醇，搅拌均匀后再次旋转蒸发，如此反复2～3次，获得处理后的甲基苯基硅树脂；
二、碳纤维进行裁剪和粉碎，使其长度为2～3mm，然后进行15～25min的等离子处理，处理后的碳纤维作为填料A；
三、按质量份数，将20～40份的石墨、20～40份的碳化硅、100～150份的二硼化锆、80～100份的镍、50～100份的氧化钽、100～150份的二硼化铪和100～150份的硼化铌，放入行星式球磨机中进行研磨，研磨时间为60～90min，获得填料B；
四、按质量份数，将100份处理后的甲基苯基硅树脂、10～20份的填料A、600～700份的填料B、10～15份的正硅酸乙酯和1～3份的二丁基二月桂酸锡混合，搅拌均匀后常温固化10～14h，即完成常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备。
本实施方式步骤三中研磨后粉体粒径≤300nm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中将15份的无水乙醇加入到100份的甲基苯基硅树脂中，搅拌均匀后旋转蒸发除去溶剂，旋蒸后的甲基苯基硅树脂中再加入15份的无水乙醇，搅拌均匀后再次旋转蒸发，如此反复3次。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤一中旋转蒸发的条件为真空度为0.08MPa，温度为45～50℃。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤二中碳纤维进行裁剪和粉碎，使其长度为2.5mm，然后进行20min的等离子处理。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
本实施方式中等离子处理是采用等离子表面处理机。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤三中将30 份的石墨、30份的碳化硅、120份的二硼化锆、90份的镍、70份的氧化钽、120份的二硼化铪和120份的硼化铌，放入行星式球磨机中进行研磨。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤三中研磨时间为70min。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，步骤三中行星式球磨机中研磨的转速为200～300r/min，磨球材质为玛瑙，球料比为1﹕10～15。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，步骤四中将100 份处理后的甲基苯基硅树脂、15份的填料A、650份的填料B、12份的正硅酸乙酯和2 份的二丁基二月桂酸锡混合。其它步骤及参数与具体实施方式一至六七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，步骤四中常温固化12h。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例
一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，按以下步骤实现：
一、按质量份数，将15份的无水乙醇加入到100份的甲基苯基硅树脂中，搅拌均匀后旋转蒸发除去溶剂，旋蒸后的甲基苯基硅树脂中再加入15份的无水乙醇，搅拌均匀后再次旋转蒸发，如此反复2～3次，获得处理后的甲基苯基硅树脂；
二、碳纤维进行裁剪和粉碎，使其长度为2mm，然后进行20min的等离子处理，处理后的碳纤维作为填料A；
三、按质量份数，将30份的石墨、30份的碳化硅、120份的二硼化锆、90份的镍、 70份的氧化钽、120份的二硼化铪和120份的硼化铌，放入行星式球磨机中进行研磨，研磨时间为70min，获得填料B；
四、按质量份数，将100份处理后的甲基苯基硅树脂、15份的填料A、650份的填料B、12份的正硅酸乙酯和2份的二丁基二月桂酸锡混合，搅拌均匀后常温固化12h，即完成常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备。
本实施例步骤一中旋转蒸发的条件为真空度为0.08MPa，温度为45℃。
本实施例步骤三中研磨后粉体粒径≤300nm。
本实施例步骤三中行星式球磨机中研磨的转速为240r/min，磨球材质为玛瑙，球料比为1﹕10。
对本实施例中制备所得常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂，进行性能测试：
1、粘接性能：
对于用乙酸乙酯除去表面油污的钢、铝材料，该胶黏剂的拉伸剪切强度≥0.5MPa.对钢、铝材料先用乙酸乙酯处理，再在其表面涂上含氨基的硅烷偶联剂(如ND-42、 ND-73)，该胶黏剂的拉伸剪切强度≥0.8MPa。
2、甲基苯基硅树脂适用期：
实际应用过程中，涉及产品储存时，是将树脂(是指处理后的甲基苯基硅树脂、填料 A和填料B的混合物)与固化剂(是指正硅酸乙酯和二丁基二月桂酸锡的混合物)分开存放，使用时现配现用，无储存固化的风险。
3、耐烧蚀性能：
当填料未经行星式球磨机处理时，制得的胶黏剂在1500℃下烧蚀300s，其热失重达到了5％～6％，而填料经 过研磨处理后，在相同条件下其热失重可以≤1％。固化后，以10℃/min升温速度从室温升至1550℃，热失重≤2％。
表1填料经 过研磨后制得的胶黏剂在不同烧蚀温度下的热失重
烧蚀温度/℃ 600 800 1000 1500
烧蚀时间/s 600 500 400 300
热失重 ≤0.5％ ≤0.5％ ≤1％ ≤1％
4、室温下胶黏剂断裂伸长率≥15％。

Claims (5)

1.一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、按质量份数，将10～20份的无水乙醇加入到100份的甲基苯基硅树脂中，搅拌均匀后旋转蒸发除去溶剂，旋蒸后的甲基苯基硅树脂中再加入10～20份的无水乙醇，搅拌均匀后再次旋转蒸发，如此反复2～3次，获得处理后的甲基苯基硅树脂；
二、碳纤维进行裁剪和粉碎，使其长度为2～3mm，然后进行15～25min的等离子处理，处理后的碳纤维作为填料A；
三、按质量份数，将30份的石墨、30份的碳化硅、120份的二硼化锆、90份的镍、70份的氧化钽、120份的二硼化铪和120份的硼化铌，放入行星式球磨机中进行研磨，研磨时间为70min，获得填料B；
四、按质量份数，将100份处理后的甲基苯基硅树脂、15份的填料A、650份的填料B、12份的正硅酸乙酯和2份的二丁基二月桂酸锡混合，搅拌均匀后常温固化12h，即完成常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备。
2.根据权利要求1所述的一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤一中将15份的无水乙醇加入到100份的甲基苯基硅树脂中，搅拌均匀后旋转蒸发除去溶剂，旋蒸后的甲基苯基硅树脂中再加入15份的无水乙醇，搅拌均匀后再次旋转蒸发，如此反复3次。
3.根据权利要求1所述的一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤一中旋转蒸发的条件为真空度为0.08MPa，温度为45～50℃。
4.根据权利要求1所述的一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤二中碳纤维进行裁剪和粉碎，使其长度为2.5mm，然后进行20min的等离子处理。
5.根据权利要求1所述的一种常温固化的可耐1500℃烧蚀的有机硅胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤三中行星式球磨机中研磨的转速为200～300r/min，磨球材质为玛瑙，球料比为1﹕10～15。
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