CN115340766A - 一种防隔热薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工应用领域,具体涉及一种防隔热薄膜材料及其制备方法。一种防隔热薄膜材料,其包括三种组分:组分A,组分B及组分C,所述组分A为填料,所述组分B为基胶,所述组分C为功能性助剂。本发明为了配合航天抗热振涂层的施工,在比较平整的表面上,通过粘接该防隔热薄膜材料的方式,可以克服喷涂施工速度慢的问题,同时降低人工成本。同时本发明制备得到的防隔热薄膜材料,也可以广泛用于民用热安全领域和复合材料领域,应用范围广泛。

Description

一种防隔热薄膜材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工应用领域,具体涉及一种防隔热薄膜材料及其制备方法。
背景技术
新一代防隔热涂层在航天器的热防护领域得到了越来越广泛的应用,该类材料主要是以喷涂的方式,被逐层施加在航天器的蒙皮表面。在很多情况下,为了取得好的涂层质量,往往需要用很长的时间等待每一层涂料彻底固化。以运载火箭为例,某些部位的防隔热涂料会有7-10mm厚度,需要数天才能完成施工过程。
在实际操作中,对于一些比较平整的部分,如果可以用预制好厚度的同种材质片材进行贴敷,在不影响其热、机械和防隔热性能的前提下,可以大大提高施工速度,降低成本,为火箭的快速发射创造条件。因此,开发一种防隔热薄膜材料作为航天器的热振防护层施工的补充材料,具有较高的技术价值和经济价值。
发明内容
一种防隔热薄膜材料,其包括三种组分:
组分A,组分B及组分C,所述组分A为填料,所述组分B为基胶,所述组分C为功能性助剂。
在本发明的一些实施方式中,所述组分A为填料,由防热填料及隔热填料组成,所述防热填料选自氧化锆、氢氧化铝粉、氧化铝粉、二氧化钛粉、氧化锌粉、氧化硼粉、气相白碳黑、云母粉、短玻璃纤维中的一种或多种的组合;所述隔热填料为空心微珠,所述空心微珠选自空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、多孔陶瓷微珠中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方式中,所述防热填料部分与隔热填料部分重量比为40:60-80:20。
在本发明的一些实施方式中,所述空心微珠的材质包括但不限于氧化铝、氧化锆、锆酸镧、硅酸锆或碱石灰硼硅酸盐玻璃。
在本发明的一些实施方式中,所述组分A的典型配比为:氧化锆粉1-5份、氢氧化铝粉5-10份、氧化铝粉2-5份、二氧化钛粉1-3份、氧化锌粉1-3份、氧化硼粉1-5份、气相白碳黑10-20份、云母粉2-5份、短玻璃纤维5-15份。
在本发明的一些实施方式中,所述组分A使用的防热填料的平均粒径为0.1-5微米,所述短玻璃纤维的长度为小于2mm,所述隔热填料的平均粒径范围为10-100微米。
在本发明的一些实施方式中,所述组分B为基胶,所述基胶为耐高温热固性或热塑性高分子材料,选自EVA、有机硅橡胶或聚碳酸脂中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方式中,所述组分C为功能性助剂,主要用来提高基胶与隔热填料之间的结合力及混合物体系的稳定性。
在本发明的一些实施方式中,所述组分C包含硅氧烷偶联剂、分散剂与消泡剂,所述硅氧烷偶联剂选自KH550或KH560中一种或两种的组合,所述分散剂选自聚乙二醇、偏磷酸钠或聚丙烯酰胺中的一种或多种的组合,所述消泡剂为硅树脂型消泡剂。
在本发明的一些实施方式中,所述组分C中各组分的重量占比如下:偶联剂0.1-5份、分散剂0.1-1份、消泡剂0.1-0.5份。
在本发明的一些实施方式中,所述防隔热薄膜材料中,各组分的重量占比如下:
组分A 25-65份,
组分B 25-60份,
组分C 1-5份。
一种防隔热薄膜材料的制备方法,其包括原材料的处理与料浆的制备、流延法成形与产品收集步骤,具体包括以下步骤:
1)将混合好的组分A、B、C用有机溶剂进行稀释,直到其粘度小于40秒(涂4杯粘度计);
2)使用流延法在流延机上制取薄膜,将制得的薄膜分切,柔性膜的情况先收卷再分切,
得到防隔热薄膜材料。
在本发明的一些实施方式中,所述防隔热薄膜材料的厚度为0.1-4.0mm,幅宽取决于流延机的尺寸,材料性能不受形状影响。
在本发明的一些实施方式中,所述有机溶剂选自甲醇、二甲苯或香蕉水中的一种或多种的组合。
本发明制备得到的防隔热薄膜材料同样可以应用于复合材料领域,例如:可以与云母材料一起构成复合云母板,使得云母板在发挥云母原有性能的同时,能够大大提升保温隔热能力。通过实验,本材料也可以与环氧树脂、聚碳酸酯(PC)、EPDM、PVC、PI等材料复合,提供保温隔热性能强化。同时,该材料也可以直接加工成板材,作为高性能的防热保温片单独使用。此外,本发明制备得到的防隔热薄膜材料,也可以广泛用于民用热安全领域,比如作为新能源锂电池系统的防火保温隔离功能材料。
本发明为了配合航天抗热振涂层的施工,在比较平整的表面上,通过粘接该防隔热薄膜材料的方式,可以克服喷涂施工速度慢的问题,同时降低人工成本。同时本发明制备得到的防隔热薄膜材料,也可以广泛用于民用热安全领域和复合材料领域,应用范围广泛。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
1)配制组分A,首先是防热填料:氧化锆粉1份、氢氧化铝粉6份、氧化铝粉2份、二氧化钛粉1份、氧化锌粉1份、氧化硼粉2份、气相白碳黑18份、云母粉5份、短玻璃纤维10份,称取上述粉体共计20kg;其次是隔热填料:称取平均直径为40微米的碱石灰硼硅酸盐玻璃空心微珠10kg,与防热填料在混合机上混合均匀;A组分总重量为30kg;
2)预混合B组分与C组分:B组分为50kg的低粘度热固型硅胶,C组分为1.0kg的KH550硅氧烷偶联剂与0.2kg聚乙二醇、0.1kg硅树脂型消泡剂。将B、C组分在三辊搅拌机中,与20kg二甲苯溶剂混合均匀;
3)将步骤1)中获得的A组分材料缓慢加入三辊搅拌机中预混好的B与C组分中,混合4小时至完全均匀;最终获得物料的粘度用涂4杯测试约为35秒;
4)将上一步获得的物料加入流延机给料罐,在流延机上,调整好刮刀的高度,使得通过烘箱硫化后的薄膜材料的厚度为3.5mm±0.05mm;
5)所得产品经裁剪,用于某型火箭的防隔热涂装快速施工,相关性能参数见表1。
实施例2
1)配制组分A,首先是防热填料:氧化锆粉3份、氢氧化铝粉2份、氧化铝粉4份、二氧化钛粉2份、氧化锌粉1份、气相白碳黑20份、云母粉5份。称取上述粉体共计10kg;其次是隔热填料:称取平均直径为40微米的硅酸锆多孔球状微珠15kg,与防热填料在混合机上混合均匀;A组分总重量为25kg;
2)预混合B组分与C组分:B组分为30kg的低粘度热固型硅胶,C组分为0.5kg的KH550硅氧烷偶联剂、0.2kg的KH560硅氧烷偶联剂与0.05kg偏磷酸钠、0.02kg聚丙烯酰胺、0.06kg硅树脂型消泡剂。将B、C组分在三辊搅拌机中,与10kg甲醇溶剂混合均匀;
3)将步骤1)中获得的A组分材料缓慢加入三辊搅拌机中预混好的B与C组分中,加热至60℃后混合4小时至完全均匀;最终获得物料的粘度用涂4杯测试约为38秒;
4)将上一步获得的物料加入流延机给料罐,在流延机上,调整好刮刀的高度,使得通过烘箱硫化后的薄膜材料的厚度为0.20mm±0.05mm;
5)所得产品是比较坚韧的薄膜,用于某型火箭的防隔热涂装表面层的快速粘贴施工。相关性能参数见表1。
实施例3
1)配制组分A,首先是防热填料:氧化锆粉3份、氢氧化铝粉2份、氧化铝粉8份、二氧化钛粉2份、氧化锌粉1份、气相白碳黑10份、云母粉5份、短玻璃纤维5份;称取上述粉体共计20kg;其次是隔热填料:称取平均直径为40微米的氧化锆空心微珠5kg,与防热填料在混合机上混合均匀;A组分总重量为25kg;
2)预混合B组分与C组分:B组分为30kg的低粘度热固型硅胶,C组分为0.4kg的KH550硅氧烷偶联剂、0.3kg的KH560硅氧烷偶联剂与0.05kg聚丙烯酰胺、0.05kg硅树脂型消泡剂。将B、C组分在三辊搅拌机中,与5kg二甲苯和10kg甲醇溶剂混合均匀;
3)将步骤1)中获得的A组分材料缓慢加入三辊搅拌机中预混好的B与C组分中,加热至60℃后混合4小时至完全均匀;最终获得物料的粘度用涂4杯测试约为30秒;
4)将上一步获得的物料加入流延机给料罐,在流延机上,调整好刮刀的高度,使得通过烘箱硫化后的薄膜材料的厚度为1.50mm±0.05mm;
5)所得产品是比较坚韧的薄膜,用于某型火箭的防隔热涂装中间层的快速粘贴施工,相关性能参数见表1。
表1实施例1-3的性能参数列表
Figure BDA0003801707230000041
Figure BDA0003801707230000051
以上所述,仅为本发明一个实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防隔热薄膜材料,其特征在于包括三种组分:
组分A,组分B及组分C,所述组分A为填料,所述组分B为基胶,所述组分C为功能性助剂。
2.根据权利要求1所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述组分A为填料,由防热填料及隔热填料组成,所述防热填料选自氧化锆、氢氧化铝粉、氧化铝粉、二氧化钛粉、氧化锌粉、氧化硼粉、气相白碳黑、云母粉或短玻璃纤维中的一种或多种的组合;所述隔热填料为空心微珠,所述空心微珠选自空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠、多孔陶瓷微珠中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述防热填料部分与隔热填料部分重量比为40:60-80:20。
4.根据权利要求2所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述空心微珠的材质包括但不限于氧化铝、氧化锆、锆酸镧、硅酸锆或碱石灰硼硅酸盐玻璃。
5.根据权利要求1或2所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述组分A的配比为:氧化锆粉1-5份、氢氧化铝粉5-10份、氧化铝粉2-5份、二氧化钛粉1-3份、氧化锌粉1-3份、氧化硼粉1-5份、气相白碳黑10-20份、云母粉2-5份、短玻璃纤维5-15份。
6.根据权利要求1所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述组分B为基胶,所述基胶为耐高温热固性或热塑性高分子材料,选自EVA、有机硅橡胶或聚碳酸脂中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述组分C包含硅氧烷偶联剂、分散剂与消泡剂,所述硅氧烷偶联剂选自KH550或KH560中一种或两种的组合,所述分散剂选自聚乙二醇、偏磷酸钠或聚丙烯酰胺中的一种或多种的组合,所述消泡剂为硅树脂型消泡剂;所述组分C中各组分的重量占比如下:偶联剂0.1-5份、分散剂0.1-1份、消泡剂0.1-0.5份。
8.根据权利要求1或2所述一种防隔热薄膜材料,其特征在于所述防隔热薄膜材料中,各组分的重量占比如下:
组分A 25-65份,
组分B 25-60份,
组分C 1-5份。
9.如权利要求1所述一种防隔热薄膜材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)将混合好的组分A、B、C用有机溶剂进行稀释,直到其粘度小于40秒;
2)使用流延法在流延机上制取薄膜,将制得的薄膜分切,柔性膜的情况先收卷再分切,得到防隔热薄膜材料。
10.如权利要求9所述一种防隔热薄膜材料的制备方法,其特征在于所述有机溶剂选自甲醇、二甲苯或香蕉水中的一种或多种的组合。
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