轻质高强隔热复合材料制备及隔热性能研究

发布时间：2020-06-19 01:25

【摘要】：随着航天工业的发展对轻质隔热材料的要求越来越高,传统发泡型隔热材料的结构强度不足,需要开发一种轻质材料填充的高强隔热复合材料。然而轻质填料的填充工艺要求低粘度的树脂基体,因此需要对树脂进行低粘度改性。通过在材料内掺入大量闭孔的轻质填料,实现轻质、高强、隔热一体化材料的制备,以满足航天工业对轻量化高强度隔热材料的需求。本文用三种活性稀释剂对环氧树脂进行低粘度改性,以两种固化剂组成复配固化体系,研究了活性稀释剂对低粘度树脂体系粘度的影响规律,分析了活性稀释剂对树脂浇注体压缩性能的影响,优化出最佳低粘度树脂体系。在优化体系的基础上加入轻质中空微珠以降低复合材料的密度与热导率,研究中空微珠对复合材料密度、力学性能、隔热性能的影响,与传热模型对材料热导率理论计算值进行了对比分析,在此基础上初步探讨了轻质隔热复合材料的隔热机制。研究显示,三种活性稀释剂对环氧树脂粘度降低的有效掺量区间在15%以内。本文得到的优化低粘度树脂体系为苄基缩水甘油醚稀释剂掺量为10%的低粘度树脂体系。该体系常温下粘度为2840 mPa·s,降粘效果理想,其树脂浇注体的压缩强度为105.7MPa,压缩模量为2.649GPa。以中空微珠为轻质填料制备的轻质隔热复合材料,当中空微珠的体积分数低于30%时,材料的压缩断裂形式为45°断裂,材料的主要承载结构为低粘度树脂基体,高于30%时,断裂形式为层状破坏,主要承载结构为中空微珠。在中空微珠体积分数为30%时综合性能最佳,材料密度为0.91g/cm3,压缩强度为83.8MPa,压缩模量为2.29Gpa,热导率为0.1676W/m·K。材料导热并联模型及Maxwell-Eucken模型计算的该材料热导率与实测值偏差均在5%以内。本文研究的轻质隔热复合材料的导热机制主要为材料的固体及中空微珠内气体的热传导,中空微珠内的气体对流及材料的热辐射对该隔热材料热传导的贡献可忽略。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB332;TQ323.5
【图文】：

双酚A型环氧树脂

后的机械性能及耐热性能，比不饱和聚酯树脂要更好[25]。双酚 A 型高纯低粘树脂其制备方法一般有：合成法；精制分离法。而合成法为一步法和两步法[26-28]。这两种方法的共同之处是均有开环的醚化反应，差别一步法的醚化和闭环为共同进行。精制分离法可以分成三类，分别是：蒸法和分离法[29]。精制分离法的主要原理，是利用 0 聚合度的双酚 A 缩水甘油醚与具有一定聚合 A 缩水甘油醚的沸点有所差异，从而按不同沸点分离物质，最终改变环氧树脂[30]。三种方法中，蒸馏法具有操作工艺简单、制备效率高的优点，缺点是该操要有大型设备进行，投产成本较高；萃取法具有使用溶剂萃取后较难回收溶剂损大的缺点。分离法制备的环氧树脂纯度高，然而制备效率较低，制备工艺比工艺条件要求较高。沈阳化工研究所采用了两步法催化，又通过溶剂萃取精制后，合成了具有良好粘度环氧树脂 E-54。不过跟外国的同类产品相比，其在产品的粘度以及精制纯旧有较大的不足[31]。

形貌,隔热材料,形貌,低密度

性料允许水通过的程度。它是根据在特定的温度位蒸汽压力差导致的单位厚度、单位面积、单指具有高孔隙率、低密度、低热导率的材料，导的工程材料。所有材料在热传导时都具有特无关。热量从高温物体自然流向低温物体，这域的迅猛发展，该领域对隔热材料提出的要求降低航空航天发射成本。因此，普通隔热材料隔热、低密度、绿色的隔热材料研究是热防护其成分（天然或合成材料），形式（纤维毡，隔热混凝土模板，结构化面板和稻草捆），传热

【参考文献】