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航天特种高分子质料磋商与使用发展

2019-05-18 16:59栏目:特种橡胶

航天特种高分子质料磋商与使用发展

  是航天身手成长的紧要物资基本,一代新型航天产物的成立往往筑设正在一大宗进步新型资料研造得胜的基本上,同时也能够策动很多新资料项宗旨迅疾启动和运用。新中国设置此后,以两弹一星为代表的航天产物的研造也曾策动鼓励了我国很多合节新资料项宗旨启动和发展。蜕变怒放此后,跟着我国国民经济的神速成长和经济势力的加强,载人航天、探月工程等中心工程的发展必要繁多新资料的撑持,也策动了我国很多合节新资料研造博得打破。

  高分子资料是我国航天工业赖以撑持的紧要配套资料,紧要包含橡胶、工程塑料、涂料、合成树脂、胶黏剂及密封剂等。本文对航天资料及工艺商讨所筑所55年来发展的特种高分子资料研造及正在我国航天产物上的运用商讨事务举行评述。包含Kalrez全氟醚系列产物、特种工程塑料聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)、多功用涂层、特种胶黏剂及密封剂等新型资料。

  我国航天工业筑设伊始,为了餍足当时遑急需求,发展了大方特种橡胶资料的研造攻合事务,跟着我国工业身手的成长,高功能橡胶资料及运用身手也博得了长足进取。正在航天范围利用的橡胶紧要有氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯醚橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶等。按功用紧要有橡胶密封资料、橡胶阻尼资料、导热及导电橡胶等。

  55年来,航天资料及工艺商讨所研造的高功能橡胶密封资料及其成品普遍航天产物各个人例。以运载火箭为例,它们普遍箭体、节造体例(平台、伺服机构)、发起机和地面加泄体例等各部位,见表1。

  氟橡胶包含以氟橡胶-23、氟橡胶-26和氟橡胶-246为基本的7102、7103、7107、7108、7109胶料,拥有优异的耐热性,永远利用温度250℃;耐油、耐天候、耐溶剂性好。但耐寒性差,-20℃以下根本无弹性。其密封件寻常运用于液压滑油体例、耐高温部位的动、静密封,多种介质管途等。

  CNR是从20世纪50年代开首成长起来的一种主链上含有亚硝基(N-O)布局的新型氟弹性体,因为其奇特的耐强氧化剂和耐低温功能,惹起了国表里宇航工业界的寻常眷注。美国多家公司和大学的商讨机构都发展过相干商讨,并于1967年正在Thiokol公司筑设了中试领域的出产安装,随后正在其运载火箭和阿波罗飞船上获得运用。从20世纪60年代末期开首,我国航天资料及工艺商讨所、晨曦化工商讨院等单元开首CNR的合成、工艺及运用商讨,并于1975年通过判决,研造的7104胶料及其密封成品渐渐运用于我国长征系列运载火箭。

  近年来,为了餍足我国航天产物新的需求,航天资料及工艺商讨所和中蓝晨曦化工商讨院研造了新的CNR及其胶料7113。试验评释,研造的新型CNR硫化胶拥有杰出的物理死板功能、耐N2O4介质功能和耐崎岖温功能。其密封件通过了-40℃、常温、50℃和250℃的密封模仿实习、N2O4介质浸泡6个月密封模仿试验和加快老化试验等的一系列观察,可行为耐N2O4的密封资料利用。

  该资料可正在180~200℃永远利用,正在250℃短期利用,裂解温度310℃足下,硫化后的热失重达4. 9%~7. 5%,鲜明高于大无数通用氟橡胶。因为主链中含有大方N-O链节,和顺性好,且布局中大方的CF3侧基又不准其结晶用意,从而付与了其比平凡氟橡胶好得多的低温功能,其玻璃化改造温度正在-41℃以下,-40℃下压缩耐寒系数大于0. 2,能够餍足不低于-40℃下的低温处境密封运用哀求。

  由表2,正在长达6个月的介质浸泡流程中,其质料增重都正在10%以内,拉伸强度也没有鲜明消浸。并且作家对未浸泡和浸泡N2O4介质6个月的CNR密封件的窥探涌现,浸泡前后表观根本没有变动,也未窥探到任何缺陷。表明液态N2O4介质对CNR硫化胶的用意紧倘使物理溶涨。这紧倘使因为CNR分子的主链和侧链均是饱和的碳-碳键、碳-氮键或氟-碳键,且分子布局中的碳原子全部氟化,不含有能够与氧化剂升引意的基团,如碳氢布局单位,因而拥有高度化学坚固性,能够永远耐N2O4、发烟硝酸等强氧化剂。

  氟醚橡胶是全氟甲基乙烯基醚、四氟乙烯、偏氟乙烯和交联单体等群集而成的弹性体。共聚编造不含偏氟乙烯单位的橡胶为全氟醚橡胶。美国杜国公司于1975年推出了Kalrez全氟醚系列产物,拥有优异的耐高温和化学坚固性。正在Viton型氟橡胶的分子侧链引入醚键,使其低温功能获得明显改观。目前杜国、大金、苏威等公司及俄罗斯均有低温等第氟醚橡胶产物。

  正在国内,晨曦化工商讨院曾于1985年研造得胜全氟醚橡胶F-400,航天资料及工艺商讨所配合举行了运用商讨事务。进入1990年代此后,航天资料及工艺商讨所、北京航空资料商讨院都发展了氟醚橡胶的运用商讨事务。航天资料及工艺商讨所研造的氟醚橡胶7110拥有越过的耐崎岖温功能,能够餍足-45~350℃宽温域密封哀求,同时拥有较好的耐N2O4功能,正在N2O4介质中浸泡3个月后其质料变动率不堪过40%,已运用于我国运载火箭N2O4体例密封。研造的7114胶料密封件餍足-45~350℃宽温域耐偏二甲肼的密封哀求,已运用于我国运载火箭。

  正在航天工业需求的牵引下,航天资料及工艺商讨所与相干单元互帮研造了8101胶料,并正在国内初度将乙丙橡胶运用于航天型号肼类燃烧剂的密封。20世纪90年代针对神舟飞船的需求研造了8201,8202,8203,8204胶料。近年来,按照新的需求又研造了以三元乙丙橡胶为基本的8301系列胶料,个中的8301B能够全部代庖8101用于航天型号肼类介质的密封。乙丙橡胶正在航天产物上的另一紧要运用是固体火箭发起机衬层资料。我国航天产物用乙丙橡胶密封资料的紧要招牌及功能可参见文件,表3为8103B硫化胶的耐介质功能。

  航天资料及工艺商讨所研造的硅橡胶密封资料拥有越过的耐热和耐寒功能,永远利用温度为-60℃~250℃,短期利用能够胜过300℃,能够耐刹那胜过3 000K的高温烧蚀,耐臭氧、耐日照、耐霉菌、耐海水等功能优异。

  6101、6103系列,6103-1硫化胶拥有优异的物理死板功能,紧要用于箭体级间对接、箭体启齿、电缆通孔、电相接器防水等部位的密封,很多密封布局永远事务正在滋润、盐雾、油雾和霉菌处境。

  卫星的空间密封处境苛刻,凡是的密封资料不行餍足哀求,为此研造了拥有越过的耐低温和辐射功能的6701、6702、6703、6704、6706、6708、6709、6710等胶料,餍足了我国卫星和飞船对空间处境的密封身手哀求。低苯基硅橡胶的侧链含少量苯基,苯基的存正在危害了其低温结晶的偏向,改观了低温功能,有些招牌能够正在-100℃以下仍旧弹性。

  用于卫星差异部位的6701、6702、6703、6704和6709等招牌的耐低温硅橡胶密封件餍足耐低温、耐真空、防辐射等处境哀乞降实质翱翔哀求;研造的6706驱动机构密封件餍足载人飞船计划哀求,利用寿命达12年以上;空间对接机构对接密封圈紧要用于两翱翔器之间的对接密封,因为对接前端面密封圈直接裸露正在空间处境中,无樊篱资料,因而秉承真空、原子氧、崎岖温和各类方式的辐照等用意更强。采用6710压造的对接机构对接密封圈正在-100℃条目下漏率幼于1×10-4 Pa·m3 /s。

  为处理飞船环控生保体例的耐氧气密封题目,研造了高硬度、耐高压、耐低温6107硅橡胶资料。其脆性温度为-90℃,与氧气一级相容,见表4。经航天医学工程商讨所搜检,全部餍足飞船卫生学哀求。多次运用试验评释,6107密封件餍足处境哀求,正在飞船生保体例中耐氧气密封功能杰出。

  航天资料及工艺商讨所是国内最早发展黏弹性阻尼减振资料研造及其运用身手商讨的单元之一,研造的黏弹性阻尼资料已根本杀青系列化,寻常运用于我国运载火箭、计谋兵书导弹、卫星及飞船等航天产物。为了餍足差异产物差异处境条宗旨必要,先后研造了丁基橡胶、硅橡胶、聚氨酯、丁腈橡胶、导热橡胶阻尼资料和布局/阻尼一体化复合资料等,共有近百个招牌,见表5。功能参见文件。

  对丁基橡胶类阻尼资料举行了体例深切的商讨,1990年编造了国度军用圭臬GJB979《ZN-1阻尼胶料》,使其获得了寻常运用。这类资料独特实用于用作桎梏阻尼统治的阻尼夹芯层。ZN-1阻尼资料与铝合金接触时不出现侵蚀;耐老化功能优异;对ZN-3资料举行模仿空间宇宙射线处境的电子辐照实习后,其阻尼功能简直没有变动,力学功能还略有降低;基于对温度、频率和动态位移的扫描实习,商讨了ZN-17阻尼资料损耗因子和复模量随温度、频率和动态位移变动的次序,并拟合了资料损耗因子和储能模量的数学表达式。

  硅橡胶行为阻尼资料利用的紧要亏空即是其阻尼损耗较幼,跟着新型高阻尼硅橡胶资料的显露和新型共混身手的运用,硅橡胶正正在渐渐代替守旧的丁基橡胶成为航空航天阻尼减振布局中的首选,运用日益寻常。

  近十余年来正在硅橡胶阻尼资料的研造及运用方面博得了明显开展,研造的宽温宽频高阻尼资料正在-50℃~150℃的温度畛域内,其阻尼系数β≥0. 3。对ZN-33阻尼资料举行了温度、频率和动态位移的扫描实习和差异温度、载荷下蠕变实习,商讨了资料正在宽温、宽频、宽动态位移下的动态阻尼性情。获得了ZN-33复模量和损耗因子随温度、频率和动态位移变动的次序,同时对该资料的蠕变性情举行了商讨,揭示其蠕变行动的非线性性情,并举行了蠕变柔量的时代-应力等效性形容。采用经典的Burgers模子和RT模子对ZN-33频率反应弧线的预言才华举行评估,提出的改良M-RT模子,同时研究了温度、频率和动态位移对资料动态力学功能的影响,能够很好地形容该资料正在宽温宽频和宽动态位移下的动态本构行动。

  跟着航空航天产物中电子摆设集成化的日益降低,功率及发烧量越来越大,必要高效散热。正在对布局举行阻尼减振统治时,既要改观电子摆设的振动力学处境,又要餍足其散热哀求,这就必要利用导热阻尼资料。

  用有机幼分子与群集物酿成杂化编造能够取得高阻尼资料。近年来对丁腈橡胶/酚醛树脂/受阻酚及丁腈橡胶/聚氯乙烯/酚醛树脂/受阻酚共混编造的布局与功能举行了体例深切的商讨。受阻酚与丁腈橡胶和酚醛树脂有较好的相容性,增加了受阻酚的共混橡胶拥有更大的阻尼耗散能量和更宽的温域,是一种拥有杰出运用远景的高阻尼资料。研造的丁腈类阻尼资料的拉伸强度到达20 MPa足下,最大阻尼值到达1. 55,阻尼系数大于0. 5的峰宽胜过了80℃,弹性剪切模量正在2~4MPa畛域。该类资料目前依然运用于多种阻尼减振布局。

  研造的差异硬度的多功用双组分无溶剂聚氨酯资料,独特实用于电缆插头座、电子器件及产物的阻尼减振及抗打击浇注。其硬度ShoreA40~70,打击强度≥100 kJ /m2,体积电阻率≥1014Ω·cm,阻尼系数β≥0. 2(125 Hz,-20~60℃)。

  航天资料及工艺商讨所从1990年代开首发展了树脂基阻尼复合资料商讨事务,造备的阻尼/布局一体化复合资料和守旧的纤维复合资料比拟,正在沟通厚度条目下,资料的阻尼因子增大近一个数目级,且各向同性层合板弯曲强度、弯曲模量和层剪强度等均有较高的仍旧率。采用这类高阻尼复合布局资料研造的惯性组合复合梁完全餍足了型号身手哀求,颠末了型号得胜翱翔试验观察,杀青了定型批产。该身手也依然得胜运用于多颗卫星阻尼/布局一体化安设支架和某产物阻尼/布局一体化仪器安设板等。

  目前正在航天产物上运用的工程塑料紧要有聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)等,正正在渐渐代替金属资料,用于次布局件的筑筑。

  研造的SLL系列短切纤维加强聚酰胺复合资料用于造备多种次布局件,寻常运用于航天产物。高强短切玻璃纤维加强的PA610拉伸强度可达190~210 MPa,打击强度7~10 MPa,用于造备运载火箭液氢液氧箱体表支架,起承力和隔热的用意;采用该类资料造备多种型号的推算机、电源框架、推算机印造板框架等,其重量轻、承载力较大、减振功能好,全部代替了铝合金框架;筑筑了电器护盒、线圈骨架等配套产物。

  采用纤维加强PU泡沫造备了起定位、导向、减振等功用的导弹安设适配安装;利用低密度的、线膨胀系数与铝合金相结婚的玻璃纤维加强PU泡沫造备了爆炸安装的撑持部件,起到减振,高强撑持等功用;采用碳纤维加强PU泡沫塑料研造了导弹发射筒盖;阻燃型PU泡沫塑料用于多种保温绝热布局,个中浇注型泡沫的密度为0. 06 g /cm3,热导率幼于0. 025 W/m·K,压缩强度大于0. 3 MPa,喷涂型泡沫密度为0. 03 g /cm3~0. 04g /cm3,热导率幼于0. 020 W/m·K,压缩强度大于0. 2MPa,运用于运载火箭发起机及液氢液氧贮箱的低温绝热。近年来为新一代运载火箭研造了HCFC-141b发泡的新型喷涂型PU泡沫绝热资料。高抗冲聚氨酯泡沫资料能够造备宇航员座椅垫及多种吸能资料。航天资料及工艺商讨所多年来蕴蓄积聚了丰厚的阅历,担当编造了航天行业圭臬QJ3254《航天用纤维加强聚氨酯泡沫塑料标准》,能够造备密度畛域为40 kg /m3~600 kg /m3密度的聚氨酯泡沫塑料和纤维加强聚氨酯泡沫塑料。

  美国Boeing公司用玻璃纤维加强PPS筑筑了巡航导弹壳体,利用纤维加强PPS造备导弹的笔直尾翼,创造的舱门比金属门减重约25%。航天资料及工艺商讨所研造了SLM系列的短切碳纤维或玻璃纤维加强PPS资料。采用短切碳纤维加强PPS造备火箭惯导壳体,代庖原铝合金壳体,减重成绩鲜明,降低了减振功能,餍足利用哀求。

  正在表洋碳纤维/PEEK复合资料依然运用于兵书导弹尾翼,PEEK树脂也用来筑筑火箭的电池槽、螺栓、螺母以及火箭发起机的零部件等。通过增加差异比例短切碳纤维和玻璃纤维,航天资料工艺商讨所研造了SLT系列资料,造备的新一代运载火箭贮箱支架依然通过了一系列的地口试验观察。

  PI塑料能够通过模压或注塑工艺造备多种部件,如支架、科立异源以优。支座、绝缘套管、垫圈、衬垫、螺母、动密封件等差异设备的部件和配套零件等。航天资料及工艺商讨所采用短切纤维/PI复合资料创造运载火箭液氢贮箱低温撑持布局件和低温密封布局件。短切玻璃纤维/PI复合资料的低温线 W/m·K,拉伸强度158 MPa,弯曲强度264 MPa,完整口打击强度4. 24 J /cm2。

  利用PI /PTFE合金造备加工功能和耐磨功能优异的减磨件,如液压活塞套、活塞套筒、低温密封环等;利用填充聚酰亚胺资料创造卫星耐磨碰撞垫块;PI正在深冷低温时的线胀系数亲近铝合金,直到液氢温度,资料依然或许仍旧杰出的物理死板功能,不出现脆裂,因而能够用作液氢温度密封副资料,其密封布局正在深冷条目下仍可餍足高压密封必要。PI拥有自润滑性,其填充资料寻常用于造备百般设备的动密封件和耐磨件。

  PTFE正在航天范围的运用特地寻常,被用来造备百般透波头罩及窗口、支架、支座、绝缘套管、垫圈、衬垫、密封件、电缆包覆资料和耐摩擦资料等部件。很多PTFE及纤维加强PTFE成品已运用于我国航天产物。航天资料及工艺商讨所永远此后对PTFE及纤维加强PTFE的功能及运用发展了大方的商讨事务。造备了球-柱形毫米波天线罩,介电功能优异,高温烧蚀不碳化,260℃以下利用,用作高频微波雷达天线罩。造备了双层加强的氟塑料天线%短玻璃纤维加强PTFE,内层采用40%~45%玻璃纤维布加强PTFE。发觉的软模成型法采用橡胶行为传压介质,使PTFE模压成品拥有液体等压成型成绩,成型成品德地平均,尺寸坚固性好,有用降低了产物德料和及格率。

  PTFE的低摩擦系数使它大方地运用于无油润滑地方,独特正在滑动速率较低,压力不高的工况下更为适宜。纯PTFE是易磨耗资料,参加差异品种和数宗旨填充剂可降低它的耐磨性。能够用于航天产物固体润滑资料。PTFE拥有优异的耐侵蚀性、耐老化性,能够运用于卓殊介质的密封。因为正在深冷条目下,资料仍能仍旧杰出的弹性和韧性,PTFE被寻常运用于深冷条目下的密封,餍足液氧等条目下的密封哀求。用于特种介质或深冷条目下利用的阀座软密封资料、密封填料、密封垫片等。

  聚三氟氯乙烯(PCTFE)也实用于液氧液氢的低温密封,用于造备涂层、耐侵蚀阀门、薄膜包装资料、电缆包覆资料等。

  PMI泡沫资料正在德国起初研造得胜并开首工业化出产,依然运用于很多航空航天产物。如Delta II有用载荷整流罩、级间段中央体、隔热罩等。可反复利用亚轨道翱翔器液氢液氧低温绝热泡沫等。

  航天资料及工艺商讨因而新一代运载火箭整流罩夹层布局为直接运用布景发展了PMI泡沫及其运用商讨事务,目前依然成型了1 m×2 m的板材,其紧要功能见表6。航天资料及工艺商讨所控造了泡沫造备、功能商讨及夹层布局共固化及分步固化、修补及无损检测等身手。

  颠末55年的成长,我国航天特种有机涂层资料从无到有,渐渐强壮,根本酿成了包含处境防护、糊口与突防、防热及热控涂层资料等较为完整的编造,有力撑持了我国运载火箭、运用卫星和神舟飞船等航天产物的研造出产。

  航天处境防护涂层资料紧要涂敷于航天产物的表面面,发起机、电器摆设及其它辅帮摆设表面,处理航天产物地面处境、海洋处境和空间处境条目下的长时代储存题目,是航天产物高牢靠性、长命命的紧要确保,紧要包含三防涂层、四防涂层、抗核电磁脉冲多功用涂层等。

  以处理航天产物储存流程中的防盐雾、防湿热、防霉菌题目为方向,研造了以氯化橡胶和过氯乙烯为成膜物质的单组分三防涂料,包含TL-11三防涂料清漆、963底漆和969各色磁漆。该类涂层属于溶剂挥发性涂料,常温固化、表干时代短、施工工艺简明。

  跟着航天翱翔器轻质化,大方运用复合资料,正在翱翔流程中极易出现静电蕴蓄积聚题目,同时航天产物要能正在阴雨雷电等各类天色发射,处境防护涂层资料须防静电。目前航天产物上运用的防静电涂层紧要有TL-19系列涂料,具备四防功用且色彩可按照需求调动为深天铁蓝(TL-19A)、茶青(TL-19B)和灰白(TL-19C),耐温150℃。

  针反抗核电磁脉冲、防静电及三防需求,研造了兼具抗核电磁脉冲/防静电多功用途境防护涂层,面密度0. 6~0. 8 kg /m2,抗核电磁樊篱成绩≥40 dB,耐温400℃。针对耐高温、耐燃气冲洗和高温防静电需求研造了TL-32、TL-19A(G)高温防静电多功用途境涂层。

  低表面能和粗陋布局是涂层拥有超疏水成绩的紧要要素,通过增加疏水剂,正在涂层表面筑筑微突布局,二者的协同用意获得疏水涂层,接触角可达139°,拥有杰出的疏水成绩。航天资料及工艺商讨所曾就液氢液氧处境静密封用铝垫片涂层举行过大方商讨,结果评释,含氟聚氨酯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯六氟丙烯共聚物等涂层均可与液氧相容,餍足哀求。

  糊口与突防涂层资料紧要通过表面涂覆的办法付与布局或资料以声、光、电、磁及运动性情方面某些卓殊功能,进而杀青产物的加固与反识别。目前紧要有隐身、抗核、抗激光涂层资料等。从低落方向的可探测性开赴,折柳发展了低落方向雷达波反射性情和红表辐射特性的雷达吸波隐身涂层资料和红表隐身涂层资料商讨。先后打破了高功能摄取剂造备身手、雷达吸波资料电磁优化计划身手、反射率丈量表征等合节身手,研造了XB、TF系列涂层,已正在运输车、发射车等多种产物上获得运用。研造了FRK系列加固资料,拥有热导率低、利用温度高、耐老化功能好等性情,2. 5 mm厚涂层能经受4 200 KJ /m2电子束映照后被珍惜的防热资料或铝合金资料无任何层裂或其它危害形象。发展了基于烧蚀防热、反射道理的抗激光涂层商讨。

  55年来,正在需求直接牵引下,我国防热涂层资料逐步由历来的低热流、短时代、膨胀型向高热流、长时代、非膨胀型过渡,酿成了适宜差异产物、差异防热部位需求的烧蚀型、绝热隔热型和高辐射型防热涂层编造。整个招牌及功能见表7。

  现有航天防热涂层编造紧要包含有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂等编造。有机硅编造拥有较好的耐烧蚀功能和隔热功能,弹性好、不易开裂,储存期长;同时有机硅为非成碳型资料,易于与雷达、红表等吸波隐身涂层配合;但涂层的粘附功能较差,不实用于强热流或强气动冲洗。目前有机硅绝热隔热涂层资料的密度凡是不大于0. 9 g /cm3,剪切强度不幼于1. 5 MPa,热导率0. 16 W/(m·K);密度不大于0. 6 g /cm3,剪切强度不幼于0. 6 MPa,热导率0. 12 W/(m·K)。

  环氧树脂固然耐热性较差,涂层的隔热成绩不如有机硅,但环氧树脂拥有杰出的勾结力,造成的涂层粘附力强,勾结严密,正在防护强热气流冲洗上拥有较好的功能,现有环氧烧蚀性耐冲洗涂层密度不大于1. 6 g /cm3,剪切强度不幼于5 MPa,热导率0. 4 W/(m·K)。TR-48涂层强度高、韧性好,比热容1. 6~1. 7 J /g·K,正在800℃马弗炉烧5 min残碳38%~47% .正在800℃下残碳率51%,600~800℃下有烧结反响,这是其耐烧蚀功能好的紧要源由。

  热控涂层紧要运用于空间翱翔器及差异仪器摆设的表面,通过调动空间翱翔器表面涂层的太阳摄取率(αs)和热辐射率(ε)到达节造表面温度的宗旨,是确保航天器内部布局部件、仪器摆设正在空间处境下处于一个适当的温度畛域,或许寻常事务的合节资料。按照差异航天器的热控哀求,国内已研造超群种招牌的热控涂层。

  为处理航天器正在轨运转时代空间带电粒子互相用意电荷蕴蓄积聚题目,航天资料及工艺商讨所研造了ACR-1白色防静电热控涂层,该涂层具备防静电与透波兼容功用,太阳摄取率(αs)≤0. 25,发射率(ε)0. 86~0. 90,体积电阻率≤107Ωm,正在轨寿命10年,TML0. 7%,CVCM0. 09%,附出力1级,正在125~196℃交变轮回100次后无裂纹和脱粘,厚度以80~100μm为宜。依然寻常运用于我国多个卫星平台的卫星天线和神舟飞船天线。

  跟着空间身手的成长,新型航天器渐渐向布局庞大化、体积幼型化、功用多样化、电功率大型化等偏向成长,守旧的简单太阳摄取比、发射率的热控涂层依然难以餍足需求。近年来发展了基于相变、电致变色道理的智能热控涂层商讨,个中基于可溶性聚苯胺的电致变色涂层资料的发射率可正在0. 46~0. 75内调控,中国新型橡胶其发射率的调控畛域与电化学还原的深度亲密相干,通过调动资料厚度、掺杂酸品种等可有用降低发射率畛域,吐露出杰出的运用远景。

  航天产物寻常采用轻合金、蜂窝布局和复合资料,因而胶黏剂及胶接身手的运用很广博,但其利用途境苛刻,要秉承高温、烧蚀、温度交变、高真空、超低温、热轮回、紫表线、带电粒子、微陨石、原子氧等处境。五十五年来,航天资料及工艺商讨所研造了百余种特种胶黏剂密封剂,紧要有聚氨酯类、酚醛树脂类、环氧树脂类、有机硅类、丙烯酸酯类、有机硼类胶黏剂等,个中绝大无数已运用于我国运载火箭、卫星及飞船等航天产物。

  航天翱翔器正在高速翱翔流程中与氛围摩擦出现高温,因而其布局壳体表面经常带有防热层。因为防热资料与布局资料线膨胀系数的不同,务必采用胶黏剂粘接的办法相接布局壳体与防热层。同时,再入翱翔器必要秉承一系列卓殊的处境条目,因而要研究粘接编造的应变才华。

  为此研造了拥有触变功能,适于大部件之间套装粘接的HYJ-16环氧树脂胶黏剂,适于凡是零部件粘接的活动型胶HYJ-4和适于漏洞填充的HYJ-40环氧树脂胶黏剂,可室温固化,拥有三防功能,储存寿命胜过10年。研造的HYJ-29橡胶改性环氧胶,中温固化,正在110℃下安宁利用,耐老化功能优异。研造的环氧聚酰胺型胶,室温固化,正在120℃下安宁利用。1990年代研造得胜柔性多功用胶黏剂,拥有隔热、粘接、低密度等多重功用,很好地餍足了产物的需求。

  返回式卫星要经受“轨道运转段”高真空及崎岖温交变等轨道处境的检验和“再入段”长时代的低热流打击,哀求胶粘剂不但拥有必然的粘接强度和室温固化的性情,并且还务必拥有杰出的柔性和正在崎岖温畛域内足够的伸长率,以便调动布局层和防热层之间因为线膨胀系数差异而惹起的应力。研造了室温固化硅橡胶胶粘剂GXJ-34,室温剪切强度4. 8 MPa,不屈均扯离强度22. 4kN/m,-150℃下剪切强度29. 8 MPa。

  翱翔器各部件的相接处以及部件上的窗口等需处理限度防热和密封粘接题目。研造了中温固化FHJ-5酚醛树脂胶粘剂,粘接玻纤/酚醛复合资料时,300℃的剪切强度≥20 MPa,短期耐温可达500℃;粘接45号钢时利用温度为230℃;烧蚀模仿试验评释,其胶缝不裂不凹,与壳体烧蚀同步。

  某些航天产物的限度区域必要防热密封粘接,因为资料间的线膨胀系数相差达数十倍,这时多人采用耐烧蚀功能杰出的GXJ系列硅橡胶胶黏密封剂,如GXJ-24、GXJ-33、GXJ-34、GXJ-38、GXJ-62、GXJ-69等,个中GXJ-38胶黏剂正在中焓中热流条目下的质料烧蚀率0. 09g /s,正在高焓高热流条目下的质料烧蚀率0. 12 g /s。硅橡胶胶黏剂多人要与硅烷表面统治剂配合利用以降低粘接强度,个中自造的GPJ-43成绩最好。密封剂往往不恐怕事先按样式和尺寸预造,因而其利用工艺性尤为紧要。有机硅密封剂正在航天范围寻常运用。很多航天产物必要永远耐300℃密封、短期耐400℃以上密封或刹那耐1 000℃以上的密封等。

  目前国内用于航天产物的可正在-253℃下利用的低温胶黏剂紧要有航天资料及工艺商讨所研造的用于运载火箭液氢液氧贮箱共底和绝热层粘接的NHJ-44胶、聚氨酯改性环氧胶、与聚酰亚胺和铝贮箱膨胀系数相结婚的DWJ-46胶等,个中NHJ-44胶与美国联国标准MMMA-132Al型布局胶的功能目标全部相同。用于氢氧发起机表面温度传感器粘接的低温导热绝缘胶,热导率0. 63-0. 7 W/m·K。上海市合成树脂商讨所的DW-1聚醚聚氨酯胶、DW-3四氢呋喃聚醚环氧胶也有运用。

  导热胶HYJ-51拥有优异的导热绝缘功能,用于传感器与测温部件内壁之间的粘接。热导率≥0. 84 W/m·K,室温剪切强度14. 8 MPa,250℃剪切强度2. 8MPa.对HYJ-51胶举行工艺适宜性改良,延伸实用期,用于箭体布局舱体表面面的软木粘贴,降低了粘接和安装质料。

  HYJ-13导电胶及FHJ-23胶粘剂是专为噪声传感器研造的导电胶。可正在-40-150℃下利用;HYJ-40室温下剪切强度≥15 MPa,电阻4×10-4~9×10-4Ω,200℃下剪切强度≥3. 0 MPa。

  耐油密封粘接经常采用HYJ-47环氧-聚硫胶粘剂,正在油中其粘接强度不低落,室温下剪切强度28 MPa,135℃下剪切强度3. 4 MPa。研造的高温耐油胶对多种资料有杰出的粘接强度,室温下铝铝粘接剪切强度16. 8 MPa,250℃下剪切强度8. 5 MPa,270℃下剪切强度3. 8 MPa。

  航天资料及工艺商讨所研造了系列化的硬度可调的单组分和双组分聚氨酯密封剂,紧要用于航天产物需防水的电器相接件、电缆端部和插头、线途板和其他电器组件的灌封等。

  环氧树脂是群集物基复合资料运用最寻常的基体树脂,因为差异运用布景的牵引,航天资料及工艺商讨所研造了餍足差异运用工况的环氧树脂基体编造,大无数都获得了运用,见表8。

  GW-300是航天资料及工艺商讨所自行合成的耐高温树脂,固化温度为250℃时,玻璃化改造温度可达300℃,230℃下力学功能及仍旧率高。GW-300造备的湿法预浸料工艺性好,适于压机及热压罐成型,适于造备耐温等第高的复合资料布局造件。

  803树脂编造最高固化温度200℃,耐高温功能优异,玻璃化改造温度300℃,适于湿法/热熔法造备预浸料,工艺性好,适于压机及热压罐工艺成型。其复合资料230℃下弯曲强度仍旧率70%,层间剪切强度仍旧率52%。适于耐温等第高、韧性哀求不高的复合资料构件筑筑。803树脂编造已得胜用于某舱段产物。

  R801树脂编造固化温度220℃以下,正在70~130℃内餍足RTM工艺的低粘度哀求,其与MT300碳布复合资料正在300℃下力学功能仍旧率不低于63%。拥有较好的耐热性。

  701氰酸酯树脂编造属于中温固化编造,固化温度≤200℃,其固化物玻璃化改造温度≥200℃,固化反响平静,放热量低,适于干法和湿法造备预浸料,预浸料铺覆性杰出,操作工艺性好。所造备的复合资料耐热功能杰出,180℃下力学功能仍旧率≥60%,适于利用温度≤180℃的布局/透波一体化复合资料构件的筑筑。

  聚酰亚胺树脂(PI)是近年来商讨最多的耐高温树脂,可正在300℃永远利用,短期利用温度可达540℃。

  其舛讹是固化贫困,常需高温高压和庞大的升温轨范;因为反响天生的水或溶剂的存正在导致孔隙率较高,从而惹起吸潮,使电功能低落。第一代PMR型PI的代表有美国的PMR-15、Larc-RP-46和国内的KH-304、LP-15等,可正在316℃下永远利用;第二代PMR型PI的代表有美国的PMR-Ⅱ-50、V-CAP-75、AFR-700B和国内的KH-305、KH-307、KH-320B、KH-330、KH-310-10、MPI等,可正在370℃下永远利用;第三代PMR型PI的方向是永远利用温度426℃以上。对基于异构联苯四酸二酐的新型聚酰亚胺的纤维加强复合资料商讨评释,其Tg胜过471℃,正在450℃下弯曲强度仍旧率大于42%,弯曲模量仍旧率大于55%,短梁剪切强度仍旧率胜过44%。

  UT500 /KH370复合资料正在400℃下弯曲强度仍旧率58%,弯曲模量仍旧率85%,短梁剪切强度仍旧率57%。

  航天资料及工艺商讨所已研造出三种耐高温聚酰亚胺树脂基复合资料,可折柳耐320、370、500℃,并通过了一系列地面模仿试验。研造了可耐370℃的石英加强PI复合资料,拥有优异的介电功能和力学功能。

  神舟飞船返回舱的防热低密度烧蚀资料为有机硅资料增加耐烧蚀填料构成。侧壁的迎风面和大底采用密度为0. 71的H96蜂窝加强低密度资料,侧壁的背风面采用密度0. 54的H88蜂窝加强低密度资料。采用有机硅树脂对SiO2基复合资料举行防潮统治,能够有用降低其功能。

  聚芳基乙炔(PAA)树脂有高的残碳率,是很有潜力的耐高温复合资料基体,其碳纤维复合资料烧蚀后,酿成的树脂碳布局致密,石墨化水准较高,但开裂比力鲜明,碳纤维烧蚀平均,而正在树脂与纤维界面上存正在较大缝隙。

  中科院化学所拓荒了拥有较低热熔温度的模压型和RTM型邻苯二甲腈树脂编造。可用于RTM工艺的邻苯二甲腈树脂编造R802于180℃时开首凝胶,固化温度203℃,后统治温度256℃,140℃下RTM工艺窗口不少于180分钟。R802 /MT300复合资料200℃下弯曲强度不低落,500℃下弯曲强度仍旧率41%,层间剪切强度仍旧率44%。邻苯二甲腈树脂/高硅氧短切纤维加强复合资料拥有与酚醛相当的烧蚀功能。

  很多航天产物有永远储存、一次性利用的特性,有较长的储存寿命哀求。高分子资料易老化的弱点使其成为航天产物各体例的单薄枢纽,正在许多境况下高分子资料成品的储存寿命就决心了航天产物的储存和利用寿命。航天资料及工艺商讨所行为航天产物非金属资料及成品储存寿命评估的专业依托单元,正在高分子资料及成品的储存寿命评估身手方面发展了永弘远方的试验商讨事务,对大方的高分子资料及成品举行过天然储存和加快储存试验,也发展过相干的基禀赋商讨事务。正在储存试验事务中,往往必要同时发展天然储存试验(平行储存)和加快储存试验,互为增补、互为撑持。并且加快储存试验日益受到更多的注重。

  用于航天产物配套的特种高分子资料的研造固然博得了明显开展,但目前航天工业必要的一面合节资料依然依赖进口,一面资料的功能和质料尚不坚固,来日的探月工程、永远驻留空间站、深空探测等航天工程对特种高分子资料还会有很多新的需求,这些都必要从事高分子资料造备和运用的科技事务家陆续勤劳。