RU2300509C2 - Method of production of the composite heat-insulation material and the material manufactured by this method - Google Patents
Method of production of the composite heat-insulation material and the material manufactured by this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300509C2 RU2300509C2 RU2005125029/03A RU2005125029A RU2300509C2 RU 2300509 C2 RU2300509 C2 RU 2300509C2 RU 2005125029/03 A RU2005125029/03 A RU 2005125029/03A RU 2005125029 A RU2005125029 A RU 2005125029A RU 2300509 C2 RU2300509 C2 RU 2300509C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methylphenylspirosiloxane
- hours
- production
- fibrous structure
- industry
- Prior art date
Links
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к авиационной, ракетно-космической промышленности и может быть использована при создании деталей из конструкционных материалов, в частности для изготовления широкополосных антенных обтекателей гиперзвуковых ракет, обладающих низкой диэлектрической проницаемостью в широком диапазоне температур и малым удельным весом.The group of inventions relates to the aviation, rocket and space industry and can be used to create parts from structural materials, in particular for the manufacture of broadband antenna fairings for hypersonic missiles with a low dielectric constant in a wide temperature range and low specific gravity.
Известен способ изготовления минераловатных или стекловатных изделий (Авторское свидетельство СССР №876623 С04В 43/02, публ. 30.10.1981), который заключается в нанесении методом пульверизации на волокно раствора связующего с последующим формованием непрерывного минераловатного ковра, уплотнении его и тепловой обработки.A known method of manufacturing mineral wool or glass wool products (USSR Author's Certificate No. 876623 C04B 43/02, publ. 10/30/1981), which consists in applying a binder solution to the fiber by spraying the fiber with the subsequent formation of a continuous mineral wool carpet, compacting it and heat treating it.
Недостатком этого способа является неравномерность нанесения связующего, в результате чего качество полученного материала неодинаково по всему объему материала, т.е. не соответствует по физико-техническим и радиотехническим характеристикам заявляемого материала.The disadvantage of this method is the uneven application of the binder, as a result of which the quality of the obtained material is not uniform throughout the volume of the material, i.e. not consistent with the physical, technical and radio characteristics of the claimed material.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу получения композиционного материала в группе изобретений является способ (Патент России №2209494, МПК7 H01Q 1/42, публ. 27.07.2003 г.), в котором спеченный диоксид кремния, не имеющий волокнистой структуры, пропитывается полимером.The closest in technical essence to the claimed method for producing composite material in the group of inventions is the method (Russian Patent No. 2209494, IPC7 H01Q 1/42, publ. 07/27/2003), in which a sintered silicon dioxide having no fibrous structure is impregnated with a polymer .
Недостатком данного способа является то, что получаемый таким способом материал не отвечает необходимым прочностным и диэлектрическим свойствам.The disadvantage of this method is that the material obtained in this way does not meet the necessary strength and dielectric properties.
Известен композиционный материал, включающий минеральные и стеклянные волокна, алюмофосфатное связующее и каолин (Авторское свидетельство СССР №471349 С04В 43/04, публ. 03.09.1975). Недостатком этого материала является то, что вследствие плохой текучести связующего происходит неравномерное заполнение межволоконного пространства, что приводит к неоднородной плотности и диэлектрической проницаемости материала по всему объему.Known composite material, including mineral and glass fibers, aluminophosphate binder and kaolin (USSR Author's Certificate No. 471349 С04В 43/04, publ. 03.09.1975). The disadvantage of this material is that due to the poor fluidity of the binder, the interfiber space is unevenly filled, which leads to an inhomogeneous density and permittivity of the material throughout the volume.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому материалу является материал (Авторское свидетельство СССР №607830 С04В 43/02, опубл. 25.05.1978), состоящий из минерального волокна, синтетического связующего, пенообразователя и воды, в котором в качестве синтетического связующего использовали мочевиноформальдегидную смолу.The closest in technical essence to the claimed material is the material (USSR Author's Certificate No. 607830 С04В 43/02, publ. 05.25.1978), consisting of mineral fiber, synthetic binder, foaming agent and water, in which urea-formaldehyde resin was used as a synthetic binder.
Недостатком этого материала является то, что вследствие сравнительно низкой термостойкости связующего, которое деструктирует при достижении температуры свыше 150°С с выделением большого количества летучих соединений, значительно ухудшаются физико-механические и диэлектрические характеристики материала.The disadvantage of this material is that due to the relatively low heat resistance of the binder, which degrades when a temperature is reached above 150 ° C with the release of a large number of volatile compounds, the physicomechanical and dielectric characteristics of the material are significantly impaired.
Технический результат настоящего изобретения заключается в получении композиционного теплоизоляционного материала с повышенными физико-техническими характеристиками, способного работать в диапазоне температур 500-1000°С с сохранением радиотехнических характеристик.The technical result of the present invention is to obtain a composite thermal insulation material with improved physical and technical characteristics, capable of operating in the temperature range of 500-1000 ° C while maintaining the radio technical characteristics.
Указанный технический результат достигается тем, чтоThe specified technical result is achieved by the fact that
1. Способ изготовления композиционного теплоизоляционного материала, включающий пропитку спеченного диоксида кремния раствором метилфенилспиросилоксана, отличается тем, что заготовка спеченного диоксида кремния имеет волокнистую структуру, пропитанную заготовку сушат на воздухе в течение 1-3 часов при непрерывном вращении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и осуществляют полимеризацию при температуре 240-260°С в течение 2-4 часов.1. A method of manufacturing a composite heat-insulating material, including the impregnation of sintered silica with a solution of methylphenylspirosiloxane, characterized in that the sintered silica preform has a fibrous structure, the impregnated preform is dried in air for 1-3 hours with continuous rotation in two mutually perpendicular planes and polymerized at a temperature of 240-260 ° C for 2-4 hours.
2. Композиционный теплоизоляционный материал, изготовленный способом по п.1, включающий спеченный диоксид кремния и метилфенилспиросилоксан, отличается тем, что спеченный диоксид кремния имеет волокнистую структуру, а компоненты находятся в следующем соотношении (мас. %):2. Composite heat-insulating material made by the method according to claim 1, including sintered silica and methylphenylspirosiloxane, characterized in that the sintered silica has a fibrous structure, and the components are in the following ratio (wt.%):
Используемый ацетоновый раствор метилфенилспиросилоксана МФСС-8 (ТУ 6-02-13 52-87) - кремнийорганический олигомер спироциклического строения полимеризационного типа, не имеющий функциональных групп и отверждающийся без выделения побочных продуктов с высокой температурой термоокислительнои деструкции 500°С. При отверждении метилфенилспиросилоксана происходит образование химической связи с кварцевым волокном.The used acetone solution of methylphenylspirosiloxane MFSS-8 (TU 6-02-13 52-87) is a silicon-organic oligomer of the spirocyclic structure of the polymerization type, without functional groups and cured without isolation of by-products with a high temperature of thermal oxidative degradation of 500 ° C. During the curing of methylphenylspirosiloxane, a chemical bond forms with the silica fiber.
Структурная формула метилфенилспиросилоксана представлена ниже:The structural formula of methylphenylspirosiloxane is presented below:
Содержание полимера в материале варьируется только плотностью ацетонового раствора метилфенилспиросилоксана и в меньшей степени временем пропитки. Оптимальное содержание метилфенилспиросилоксана в предлагаемом материале находится в пределах 45-55%. Экспериментально установлено, что содержание полимера менее 45% не обеспечивает заданные физико-механические свойства, более 55% - значительно ухудшает диэлектрические характеристики.The polymer content in the material varies only by the density of the acetone solution of methylphenylspirosiloxane and, to a lesser extent, by the impregnation time. The optimal content of methylphenylspirosiloxane in the proposed material is in the range of 45-55%. It was experimentally established that a polymer content of less than 45% does not provide the specified physical and mechanical properties, more than 55% significantly degrades the dielectric characteristics.
Исходным сырьем для получения заявленного материала может служить любой теплоизоляционный материал на основе кварцевого волокна, имеющий жесткую структуру, т.е. отформованный и может обрабатываться механическим путем в размер. Обычно такой материал анизотропен. Анизотропия закладывается при формовании материала. В материале волокнистой структуры различают сильное и слабое направление в зависимости от прилагаемой нагрузки при формовании материала. При пропитке анизотропия сохраняется.The starting material for obtaining the claimed material can be any quartz fiber-based thermal insulation material having a rigid structure, i.e. molded and can be machined to size. Typically, such a material is anisotropic. Anisotropy is formed during the formation of the material. In the material of the fibrous structure, a strong and a weak direction are distinguished depending on the applied load during molding of the material. When impregnated, anisotropy is maintained.
Одно из главных требований, предъявляемых к материалу для изготовления изделий авиационного и космического назначения - его однородность, которая возможна только при равномерном распределении полимера по всему объему материала, исходная пористость которого равна 95%. Это возможно достичь только при одном условии: заготовка материала после пропитки должна периодически менять свое положение в пространстве во избежание перетекания раствора полимера в течение всего времени сушки, т.е. в течение 1-3 часов. Этого времени достаточно для полного удаления ацетона из полимера. Затем пропитанную заготовку помещают в термостат и полимеризуют при температуре 240-260°С в течение 2-4 часов.One of the main requirements for the material for the manufacture of products for aviation and space purposes is its uniformity, which is possible only with a uniform distribution of the polymer throughout the volume of the material, the initial porosity of which is 95%. This can be achieved only under one condition: after the impregnation of the material, the material should periodically change its position in space to prevent the polymer solution from flowing over the entire drying time, i.e. within 1-3 hours. This time is enough to completely remove acetone from the polymer. Then the impregnated preform is placed in a thermostat and polymerized at a temperature of 240-260 ° C for 2-4 hours.
При этой температуре происходит образование пространственной структуры кремнийорганической смолы, причем образование циклов повышенной термостойкости зависит не только от температуры, но и от времени выдержки при этой температуре. Время выдержки 2-4 часа обеспечивает получение композиционного материала заданной прочности и с диэлектрическими характеристиками, не превышающими допустимые для изделий этого класса.At this temperature, the spatial structure of the organosilicon resin is formed, and the formation of cycles of increased heat resistance depends not only on temperature, but also on the exposure time at this temperature. A holding time of 2-4 hours ensures the production of a composite material of a given strength and with dielectric characteristics not exceeding those allowed for products of this class.
Технологический процесс получения заявленного материала состоит из следующих операций:The technological process of obtaining the claimed material consists of the following operations:
- теплоизоляционный материал - спеченный диоксид кремния волокнистой структуры - в виде механически обработанных в размер заготовок пропитывали раствором метилфенилспиросилоксана плотностью 0,91-0,93 г/см3 в течение 1,5-5 минут, сушили на воздухе в течение 1-3 часов при непрерывном вращении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, затем помещали в термостат и полимеризовали при 240-260°С в течение 2-4 часов.- heat-insulating material - sintered silica of a fibrous structure - in the form of preforms machined to size, was impregnated with a solution of methylphenylspirosiloxane with a density of 0.91-0.93 g / cm 3 for 1.5-5 minutes, dried in air for 1-3 hours with continuous rotation in two mutually perpendicular planes, then placed in a thermostat and polymerized at 240-260 ° C for 2-4 hours.
В данном случае был использован теплозащитный материал из супертонкого кварцевого волокна ТЗМК-25 (ТУ 1-596-180-83) в виде блоков размером 325×325×150 мм.In this case, heat-protective material made of superthin quartz fiber TZMK-25 (TU 1-596-180-83) in the form of blocks measuring 325 × 325 × 150 mm was used.
Примеры конкретного выполнения изобретенияExamples of specific embodiments of the invention
Пример 1Example 1
- заготовку из ТЗМК-25 пропитывают раствором метилфенилспиросилоксана плотностью 0,91 г/см3 в течение 1,5 минуты;- the workpiece from TZMK-25 is impregnated with a solution of methylphenylspirosiloxane with a density of 0.91 g / cm 3 for 1.5 minutes;
- сушат на воздухе 1 час при непрерывном вращении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;- dried in air for 1 hour with continuous rotation in two mutually perpendicular planes;
-полимеризуют при 240°С в течение 4 часов.-polymerized at 240 ° C for 4 hours.
Пример 2Example 2
- заготовку из ТЗМК-25 пропитывают ацетоновым раствором метилфенилспиросилоксана плотностью 0,92 г/см3 в течение 3 минут;- the workpiece from TZMK-25 is impregnated with an acetone solution of methylphenylspirosiloxane with a density of 0.92 g / cm 3 for 3 minutes;
- сушат на воздухе 2 часа при непрерывном вращении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;- dried in air for 2 hours with continuous rotation in two mutually perpendicular planes;
- полимеризуют при 250°С в течение 3 часов.- polymerized at 250 ° C for 3 hours.
Пример 3Example 3
- заготовку из ТЗМК-25 пропитывают ацетоновым раствором метилфенилспиросилоксана плотностью 0,93 г/см3 в течение 5 минут;- the workpiece from TZMK-25 is impregnated with an acetone solution of methylphenylspirosiloxane with a density of 0.93 g / cm 3 for 5 minutes;
- сушат на воздухе 3 часа при непрерывном вращении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;- dried in air for 3 hours with continuous rotation in two mutually perpendicular planes;
- полимеризуют при 260°С в течение 2 часов.- polymerized at 260 ° C for 2 hours.
Свойства полученного материала приведены в таблице.The properties of the obtained material are given in the table.
Как видно из таблицы, предлагаемый материал обладает повышенными прочностными характеристиками по сравнению с исходным, при этом диэлектрические характеристики изменяются незначительно.As can be seen from the table, the proposed material has improved strength characteristics compared to the original, while the dielectric characteristics vary slightly.
Разработан способ, позволяющий получить:A method has been developed that allows to obtain:
- композиционный теплоизоляционный материал с равномерно распределенным связующим по всему объему исходного материала;- composite heat-insulating material with a uniformly distributed binder throughout the volume of the source material;
получен композиционный теплоизоляционный материал на основе супертонкого кварцевого волокна и метилфенилспиросилоксана с высокими теплопрочностными и стабильными диэлектрическими характеристиками.A composite heat-insulating material based on superthin quartz fiber and methylphenylspirosiloxane with high heat-resistant and stable dielectric characteristics was obtained.
Использование предлагаемого изобретения позволяет создать новые широкополостные антенные обтекатели и решает в перспективе одну из важнейших проблем ракетостроения.Using the present invention allows to create new wide-band antenna fairings and in the future solves one of the most important problems of rocket science.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125029/03A RU2300509C2 (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Method of production of the composite heat-insulation material and the material manufactured by this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125029/03A RU2300509C2 (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Method of production of the composite heat-insulation material and the material manufactured by this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005125029A RU2005125029A (en) | 2007-02-10 |
RU2300509C2 true RU2300509C2 (en) | 2007-06-10 |
Family
ID=37862349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005125029/03A RU2300509C2 (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Method of production of the composite heat-insulation material and the material manufactured by this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2300509C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498964C1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Method of producing high-temperature radio engineering material |
RU2665778C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-09-04 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of producing composite material |
-
2005
- 2005-08-05 RU RU2005125029/03A patent/RU2300509C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498964C1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Method of producing high-temperature radio engineering material |
RU2665778C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-09-04 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of producing composite material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005125029A (en) | 2007-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Feng et al. | Study on thermal conductivities of aromatic polyimide aerogels | |
Zhang et al. | Ultralight, hydrophobic, anisotropic bamboo-derived cellulose nanofibrils aerogels with excellent shape recovery via freeze-casting | |
Wang et al. | Lightweight chopped carbon fibre reinforced silica-phenolic resin aerogel nanocomposite: Facile preparation, properties and application to thermal protection | |
Guo et al. | Polyimide aerogels cross-linked through amine functionalized polyoligomeric silsesquioxane | |
Celzard et al. | Mechanical properties of tannin-based rigid foams undergoing compression | |
CN107849348A (en) | Aerogel material and its production method | |
DE3814968A1 (en) | DENSITY DENSITY 0.1 TO 0.4 G / CM (UP ARROW) 3 (UP ARROW) | |
Liu et al. | Thermal insulation composite prepared from carbon foam and silica aerogel under ambient pressure | |
Zhou et al. | Excellent flame retardant and thermal insulated palygorskite/wood fiber composite aerogels with improved mechanical properties | |
CN110746780B (en) | Light high-strength heat-insulation wave-transparent composite material and preparation method thereof | |
Luo et al. | Effect of cellulose whisker and ammonium polyphosphate on thermal properties and flammability performance of rigid polyurethane foam | |
Zhao et al. | Merging flexibility with superinsulation: Machinable, nanofibrous pullulan-silica aerogel composites | |
Liu et al. | In situ preparation of intrinsic flame retardant urea formaldehyde/aramid fiber composite foam: Structure, property and reinforcing mechanism | |
KR101276166B1 (en) | Autoclaved light weight concrete composition including the thermosetting resin | |
ITTO20110656A1 (en) | COMPOSITION FOR THE MANUFACTURE OF AN EXPANDED TANNIN MATERIAL, EXPANDED MATERIAL THAT CAN BE OBTAINED, AND ITS A MANUFACTURING PROCEDURE. | |
RU2300509C2 (en) | Method of production of the composite heat-insulation material and the material manufactured by this method | |
CN105369694A (en) | Full-polyimide foam honeycomb and manufacturing method thereof | |
Joo et al. | Modular aerogel brick fabrication via 3D-printed molds | |
Zhang et al. | Thermal conductivities of cellulose diacetate based aerogels | |
Xiao et al. | The mechanical and thermal characteristics of phenolic foam reinforced with kaolin powder and glass fiber fabric | |
CN107083019A (en) | A kind of sound insulation composite material and preparation method thereof | |
Jalali et al. | Silica Nanofibers with Enhanced Wettability and Mechanical Strength for Bone Tissue Engineering: Electrospinning without Polymer Carrier and Subsequent Heat Treatment | |
KR100673432B1 (en) | Method for preparation of a carbon composite containing carbon nanotube | |
KR20050117613A (en) | The manufacturing method of ceramic body having good adiabatic capacity | |
Zhuang et al. | Preparation and characterization of colloidal carbon sphere/rigid polyurethane foam composites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080806 |