Теплозащитный полимерный материал и способ его получения

 

Описывается теплозащитный полимерный материал, включающий неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе кремнийорганического блоксополимера и сшивающего агента, в котором теплозащитный полимерный материал содержит в качестве полимерной матрицы кремнийорганический блоксополимер общей формулы ОН{[С₆Н₅SiO_1,5]_m[(CH₃)₂SiO]_n}H, где m=5-10, n=15-25, при следующих соотношениях компонентов, мас. ч: неорганический наполнитель 17-56, кремнийорганический блоксополимер 20-60, диэтилдикаприлат олова 1-4, олигоорганосилоксан 10-30, и способ изготовления теплозащитного полимерного материала включает пропитку неорганического наполнителя полимерной матрицей, сушку, термообработку при 50-80^oС. Техническим результатом является снижение плотности и температуры отверждения теплозащитного полимерного материала и возможность его эксплуатации до температуры 400^oС. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к полимерным материалам на основе кремнийорганического связующего для тепловой защиты изделий авиастроения, ракетостроения, машиностроения и другой техники, которые могут эксплуатироваться до температуры 400^oС.

Известен теплозащитный полимерный материал следующего состава, мас. ч.: Полидиметилсилоксановый каучук СКТН-А - 100 Этилсиликат ЭТС-40 - 40 Олигомер этилсилоксана ПЭС-5 - 10 Диэтилдикаприлат олова - 1 Порошок диборид титана или нитрид алюминия - 90 на 10 полимерного связующего (патент РФ 2165945) Способ изготовления полимерного материала включает пропитку наполнителей, сушку и термообработку материала при температуре 900^oС в течение 30 минут.

Недостатками этого материала являются высокая температура отверждения и высокая плотность.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является теплозащитный полимерный материал, включающий неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе кремнийорганической смолы и сшивающего агента, отличающийся тем, что он содержит в качестве кремнийорганической смолы кремнийорганический блоксополимер общей формулы {Q_x/2(С₆Н₅)_3-х SiO[Si(СН₃)₂O]_n i(С₆Y₅)_3-хО_x/2}(C₆H₅SiO_1,5)_m, где х=2-3;
n=5-40;
m=5-40,
при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
Кремнийорганический блоксополимер - 3-45
Сшивающий агент - 0,25-2,25
Неорганический наполнитель - 55-97
В качестве неорганического наполнителя может использоваться порошок, выбранный из группы, включающей оксид берилия, нитрид кремния, нитрид бора, нитрид алюминия или их смеси (патент РФ 2129135).

Способ изготовления термостойкого полимерного материала включает пропитку неорганического наполнителя полимерной матрицей с сшивающим агентом, сушку, горячее прессование и термообработку при Т=260-400^oС.

Недостатками теплозащитного материала- прототипа и способа его изготовления являются высокая температура отверждения и повышенная плотность.

Технической задачей изобретения является снижение плотности и температуры отверждения теплозащитного полимерного материала.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен теплозащитный полимерный материал, выполненный из композиции, включающей неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе кремнийорганического блоксополимера и сшивающего агента, отличающийся тем, что материал содержит в качестве полимерной матрицы кремнийорганический блок-сополимер общей формулы
OH{[C₆H₅SiO_1,5]_m[(CH₃)₂SiO]_n}H,
где m=5-10;
n=15-25,
и в качестве сшивающего агента - диэтилдикаприлат олова и олигоорганосилоксан при следующем соотношении компонентов, маc. ч.:
Неорганический наполнитель - 17-56
Кремнийорганический блоксополимер - 20-60
Диэтилдикаприлат олова - 1-4
Олигоорганосилоксан (олигометилфенилметоксисилоксан) - 10-30
Теплозащитный полимерный материал в качестве неорганического наполнителя содержит неорганические микросферы (из алюмоборосиликатного, кремнеземного или кварцевого стекла), вспученный перлит и поликристаллические волокна оксида алюминия или их смесь.

Предложен также способ изготовления теплозащитного полимерного материала, заключающийся в пропитке неорганического наполнителя полимерной матрицей на основе кремнийорганического блоксополимера общей формулы
OH{[C₆H₅SiO_1,5]_m[(CH₃)₂SiO]_n}Н,
где m=5-10;
n=15-25,
с последующим введением сшивающего агента, состоящего из диэтилдикаприлата олова и олигоорганосилоксана при следующем соотношении компонентов, маc. ч.:
Неорганический наполнитель - 17-56
Кремнийорганический блоксополимер - 20-60
Диэтилдикаприлат олова - 1-4
Олигоорганосилоксан - 10-30,
и термообработкой полученного материала при 50-80^oС.

При изготовлении теплозащитного полимерного материала в качестве неорганического наполнителя используют неорганические микросферы, вспученный перлит и поликристаллические волокна оксида алюминия или их смесь.

Авторами установлено, что предложенные состав полимерной матрицы при заявленном соотношении ингредиентов и способ изготовления теплозащитного материала позволяют снизить температуру отверждения теплозащитного полимерного материала, а использование в качестве наполнителя неорганических микросфер, вспученного перлита и поликристаллического волокна оксида алюминия или их смеси позволяет снизить плотность материала.

Пример осуществления
Пример 1. Для изготовления теплозащитного полимерного материала сначала изготавливали полуфабрикат путем пропитки неорганического наполнителя полимерной матрицей без сшивающего агента.

В полученную смесь добавляли сшивающий агент. На подготовленную подложку из фторопластовой пленки наносили теплозащитный полимерный материал с последующей термообработкой при 50-80^oС.

Технология изготовления теплозащитного материала по примерам 2-6 аналогична примеру 1. Составы предлагаемого материала и материала-прототипа приведены в таблице 1. В таблице 2 приведены данные по результатам сравнительных испытаний комплекса характеристик, полученных на предлагаемом составе теплозащитного полимерного материала и материала-прототипа.

Из таблицы 2 видно, что плотность предлагаемого материала в 2-4 раза ниже, чем у материала-прототипа, а температура отверждения снижена до 50-80^oС.

Использование предлагаемого теплозащитного полимерного материала за счет снижения плотности и температуры отверждения позволит снизить массу изделий, наносить его на изделия любой конфигурации и уменьшить энергозатраты в процессе изготовления материала.

Формула изобретения

1. Теплозащитный полимерный материал, выполненный из композиции, включающей неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе кремнийорганического блок-сополимера и сшивающего агента, отличающийся тем, что материал содержит в качестве полимерной матрицы кремнийорганический блок-сополимер общей формулы

ОН{[С₆Н₅SiO_1,5]_m[(CH₃)₂SiO]_n}H,

где m=5-10;

n=15-25,

и в качестве сшивающего агента - диэтилдикаприлат олова и олигоорганосилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Неорганический наполнитель 17-56

Кремнийорганический блоксополимер 20-60

Диэтилдикаприлат олова 1-4

Олигоорганосилоксан 10-30

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганического наполнителя используют неорганические микросферы, вспученный перлит и поликристаллические волокна оксида алюминия или их смесь.

3. Способ изготовления теплозащитного полимерного материала по пп.1 и 2, заключающийся в пропитке неорганического наполнителя полимерной матрицей на основе кремнийорганического блоксополимера общей формулы

ОН{[С₆Н₅SiO_1,5]_m[(CH₃)₂SiO]_n}H,

где m=5-10;

n=15-25,

с последующим введением сшивающего агента, состоящего из диэтилдикаприлата олова и олигоорганосилоксана, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Неорганический наполнитель 17-56

Кремнийорганический блоксополимер 20-60

Диэтилдикаприлат олова 1-4

Олигоорганосилоксан 10-30

и термообработкой полученного материала при 50-80°С.

4. Способ изготовления теплозащитного полимерного материала по п.3, отличающийся тем, что в качестве неорганического наполнителя используют неорганические микросферы, вспученный перлит и поликристаллические волокна оксида алюминия или их смесь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2