Теплоизоляционный вспененный углеродный композиционный материал

 

Использование: в качестве футеровки в металлургических печах, а также для заполнения полостей и теплоизоляции конструкций в авто-, самолето- и судостроении. Сущность изобретения: материал включает в мас.ч.: пенококс - продукт термообработки связующего на основе олигомера, преимущественно фурфурилового спирта 98 - 99, нитевидные кристаллы тугоплавких соединений, преимущественно карбида кремния 1 - 2. Характеристика: прочность при сжатии 54 - 85 кг/см², прочность при изгибе 20 - 35 кг/см². 2 табл.

Данное изобретение относится к теплоизоляционным материалам с низкой плотностью и может быть использовано в качестве футеровки в металлургических печах, а также для заполнения полостей и теплоизоляции конструкций из УКМ в авто-, самолето- и судостроении, работающих под вакуумом или в инертной среде при температурах до 2500^oC.

Известен теплоизоляционный вспененный УКМ [1] включающий пиролизованную матрицу из смеси термореактивной смолы и волокон углерода и полых шариков углерода с дальнейшим нанесением покрытия из пиролитического графита.

Существенным недостатком данного материала является сложность технологического процесса и высокая трудоемкость изготовления теплоизоляционного вспененного УКМ, а также недостаточно высокая механическая прочность.

Наиболее близким из известных теплоизоляционных материалов является пенококс марки ВК-20-900 [2] состоящий из матрицы продукта термической обработки синтетической, термореактивной смолы и пиролизованного наполнителя в матрице с покрытием. Недостатком вышеуказанного теплоизоляционного материала является недостаточная механическая прочность: Целью предлагаемого изобретения является повышение физико-механических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве матрицы используется пенококс термообработанного олигомера фурфурилового спирта с армирующим наполнителем нитевидные кристаллы SiC. Отличительными признаками теплоизоляционного вспененного УКМ являются: в качестве матрицы использован пенококс, являющийся продуктом термообработки пенопласта на основе олигомера фурфурилового спирта; в качестве армирующего наполнителя вводятся тугоплавкие соединения в виде нитевидных кристаллов SiC (HК SiC).

Все это позволяет получать прочный армированный пенококс.

Анализ существующих в данной области материалов показывает, что в настоящее время неизвестны теплоизоляционные вспененные УКМ на основе армированного НК SiC пенококса, полученного при термообработке пенопласта на основе олигомера фурфурилового спирта.

Получение армированного пенококса осуществляется по следующей технологии. Пенопласт, полученный на основе ОФС и наполнителя НК SiC, рецептура дана в табл. 1, предварительно жестко фиксируют в термостойкой оправке, засыпают активированным углем и подвергают высокотемпературной обработке до 1000^oC со средней скоростью подъема температуры 10^oC/час в инертной среде.

Это приводит к изменению физико-химического состояния пенококса за счет создания при термообработке пенопласта на основе ОФС структурного каркаса монокристаллами SiC в коксовом остатке стенки моноячейки.

Примеры рецептур композиций приведены в таблице 1. Результаты физико-химических испытаний сведены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, физико-механические характеристики полученного вспененного УКМ по оптимальной рецептуре 2, 3, 4 в среднем в 3 3,5 раза выше, чем у известного вспененного УКМ, что позволяет создать детали и использовать их в авиационной технике.

Формула изобретения

Теплоизоляционный вспененный углеродный композиционный материал, включающий матрицу из продуктов термообработки синтетической термореактивной смолы и армирующий наполнитель, отличающийся тем, что в качестве матрицы используют пенококс, продукт термообработки связующего на основе олигомера, преимущественно фурфурилового спирта, в качестве армирующего наполнителя - нитевидные кристаллы тугоплавких соединений, преимущественно карбида кремния, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Пенококс 98 99 Армирующий наполнитель 1 2и

РИСУНКИ

Рисунок 1