有机硅绝热材料
有机硅材料在航天工业的应用
啸 机 ・ ｌ 竹 斟 ， ２ Ｓ ０ Ｉ １ Ｌ ３ Ｉ Ｃ ， Ｏ ２ Ｎ ７ Ｅ （ Ｍ ６ ） Ａ Ｔ ： Ｅ ４ Ｒ ５ Ｉ １ Ａ ～ Ｌ ４ ５ ６
有 机 硅 材 料 在 航 天 工 业 的 应 用
赵 云峰
（ 航 天材料 及工艺研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ６ ）
“
一
代材 料 、一代 装 备 ” ，新 材 料 是 航 天 科
运 行段 ” 高 真 空 及 高 低 温 交 变 等 轨 道 环境 的 考 验和 “ 再入 段 ” 长 时 间 的 低 热 流 冲击 。因 此 要 求 胶 黏剂不 仅具 有一 定 的粘接 强度 和室温 硫化 的 特性 ，而且 还 必须具 有低 的弹性模 量 、良好 的柔
材料 项 目的启 动 和开 展 。改革 开放 以来 ，随着我 国国 民经 济 的迅 速发 展和 经济 实力 的增 强 ，载人
性 和 在高低 温 范 围内足够 的伸 长率 ，以便 调节 结
构层 和 防热层 之 间由于线 膨胀 系数 不 同而引起 的
应 力 。 常 用 的胶 黏 剂 为 室 温 硫 化 （ Ｒ Ｔ Ｖ） 硅 橡
摘要 ：介绍 了有机硅材料 （ 包括硅橡胶 、硅树 脂、硅 脂等）在航 天工业的应用现 状。 关键词 ：有机硅 ，硅橡胶 ， 硅 树脂 ，涂料 ，胶黏剂 ，密封剂 ，航天
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｑ ２ １ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ９— ４ ３ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ６— ０ ４ ５ １ — ０ ６
胶类 胶黏 剂等 。而 防热层 的局 部 区域需要 防热密
航 天 、嫦 娥 工程 、北 斗导航 系 统等 重点 工程 的开
常温固化有机硅_聚氨酯耐高温涂料的制备及性能研究_郭斌
动峰。树脂中大量羟基基团的存在，为进一步与固化剂
（多异氰酸酯）发生交联反应奠定了基础。
4 耐高温涂料的制备
4.1 配方设计
颜填料主要赋予漆膜一定的颜色和遮盖力，以增
加涂层的厚度、提高漆膜的耐磨和耐热等性能。由于钛
白粉的熔点高达 1 830 ℃，热稳定性良好，且金红石型
钛白粉比锐钛型致密、稳定，故选用金红石型钛白粉；
Abstract: Ambient-curable high-temperature organosilicone/polyurethane paint is formulated with organosilicone resin as hydroxyl component, heat-resistant pigment and filler, and polyurethane curing agent.
二甲苯，充分搅拌均匀，然后用锥形磨研磨,细度控制 在 40 μm 以下，过滤。进行涂膜性能测试时，按比例加 入固化剂，调节黏度，喷涂在钢板上。 4.3 颜填料对涂膜性能的影响
颜填料对涂膜性能的影响见表 2。
图 1 中 830 ～ 910 cm-1 为 Si—OH 中 Si—O 伸缩 振动峰，1 000 ～ 1 130 cm-1 为强而宽的 Si—O—Si 伸 缩振动峰，3 200 ～ 3 390 cm-1 为强而宽的—OH 伸缩振
Aug．2009 Vol．12 No．8
⑶提供遮盖力，改善刷涂性能，并能比较容易地渗 入基材，阻断碱水溶液的移动通道。
⑷很少的增稠剂添加量即可保证涂料对基材的渗 透能力。
不管是溶剂型底漆还是水性底漆，涂料组成材料 中含有颜填料的底漆的耐碱性均优于组成材料中不含 颜填料的底漆。组成材料中含有颜填料的溶剂型底漆 的耐碱性则优于水性底漆的耐碱性，不含颜填料的底 漆不能有效地封闭基层，造成其耐碱性相对降低，是 由于其相对较高的渗透性和相对低的固体含量的原 因，但含有颜填料的底漆的 PVC 选择为 15%左右最佳 （见图 4）。
保温材料种类有哪些
保温材料种类有哪些在建筑中，习惯上将用于控制室内热量外流的材料叫做保温材料，防止室外热量进入室内的材料叫做隔热材料。
保温，隔热材料统称为绝热材料。
那么，保温材料种类有哪些呢？保温材料种类有哪些保温材料种类解析常用的保温绝热材料按其成分可分为有机、无机两大类。
按其形态又可分为纤维状、多孔状微孔、气泡、粒状、层状等多种，下面就一些比较常见的材料做简单介绍。
一、无机纤维状保温材料1、矿物棉、岩棉及其制品矿物棉是以工业废料矿渣为主要原料，经熔化，用喷吹法或离心法而制成的棉状绝热材料：岩棉是以天然岩石为原料制成的矿物棉.常用岩石如玄武岩、辉绿岩、角闪岩等。
矿物棉特点：矿物棉及制品是一种优质的保温材料，已有100余年生产和应用的历史。
其质轻、保温、隔热、吸声、化学稳定性好、不燃烧、耐腐蚀，并且原料来源丰富，成本较低。
展开剩余84%矿物棉主要用途：其制品主要用干建筑物的墙壁、屋顶、天花板等处的保温绝热和吸声，还可制成防水毡和管道的套管。
2、玻璃棉及制品玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃熔融后制成的一种纤维状材料，它包括短棉和超细棉两种。
玻璃棉特点：在高温、低温下能保持良好的保温性能；具有良好的弹性恢复力；具有良好的吸音性能对各种声波、噪音均有良好的吸音效果；化学稳定性好，无老化现象长期使用性能不变，产品厚度、密度和形状可按用户要求加工。
主要用途：短棉主要制成玻璃棉毡、卷毡，用于建筑物的隔热和隔声，通风、空调设备的保温、隔声等。
超细棉主要制成玻璃棉板和玻璃棉管套.用干大型录音棚、冷库、仓库、船舶、航空、隧道以及房建工程的保温、隔音，还可用于供热、供水、动力等设备管道的保温。
3、硅酸铝棉及制品硅酸铝棉即直径3~5µm的硅酸铝纤维，又称耐火纤维，是以优质焦宝石、高纯氧化铝、二氧化硅、锆英沙等为原料.选择适当的工艺处理，经电阻炉熔融喷吹或甩丝，使化学组成与结构相同与不同的分散材料进行聚合纤维化制得的无机材料，是当前国内外公认的新型优质保温绝热材料。
有机硅材料
作结构材料、半导体封装用的模压塑料，与玻璃布制得的层压塑料，发泡后制得的泡沫塑料。
6、硅烷偶联剂
（1）硅烷偶联剂的概念略
2）硅烷偶联剂的应用硅烷偶联剂最早是作为玻璃纤维增强塑料的玻纤处理剂而开发的。由于硅烷偶联剂改善了玻纤与树脂之间的粘合，从而显著提高了增强塑料的机械性能。随着复合材料的迅速发展，硅烷偶联剂无论在品种或产量的发展速度也很快。近年来，利用硅烷偶联剂对某些材料引入特定功能性基团，可以改进材料的表面性质，获得防静电、防霉、防臭、防凝血和生理惰性等，成为硅烷偶联剂新用途的开端。正是由于许多重要应用领域的开发，硅烷偶联剂成为有机硅的一个重要分支。
粘接性、仿真性
制作古代文物复制的模具，常规武器上的密封。
4、硅油
1）硅油的分类硅油是一类具有各种不同粘度，无毒、无嗅、无腐蚀，不易燃烧的聚硅氧烷液体油状物。其中，甲基硅油是硅油中最主要的品种，通过改变聚硅氧烷的聚合度及有机基的种类，或使聚硅氧烷与其他有机物共聚，可以制得具有防水、抗粘、脱模、消泡等基本特性的硅油。硅油的品种很多，大致可分为线形硅油及改性硅油两大类。
有机硅主要产品及应用
目前有机硅产品繁多，品种牌号多达万余种，常用的就有4000余种，大致可分为原料、中间体、产品及制品三大类：
有机硅单体：主要指有机氯硅烷等合成有机硅高聚物的单体，如甲基氯硅烷、苯基氯硅烷、乙烯基氯硅烷等原料。
有机硅中间体：主要指线状或环状体的硅氧烷低聚物，如六甲基二硅氧烷（MM）、八甲基环四硅氧烷（D4）、二甲基环硅氧烷混合物（DMC）等。
表6硅油的主要应用
应用部门
利用特性
主要应用范围
机械工业
耐高低温、抗氧化、强抗剪切性
用于传动装置的润滑油，防震、阻尼用油，真空扩散泵油。
有机硅聚合物
选读材料有机硅聚合物有机硅聚合物是指主链由Si－O键或Si－N键、Si－B键等组成的元素有机高分子，它是有机高分子化合物的一个重要分支，其中又以Si－O键构成主链结构的聚合物最为成熟，并取得了广泛的应用。
此类聚合物称为聚有机硅氧烷，或简称聚硅氧烷。
习惯上又称为有机硅或聚硅醚。
按产品应用分类主要有硅油、硅橡胶和硅树脂三大类。
Ⅰ.聚硅氧烷的合成合成聚硅氧烷的原料是硅烷(Si n H2n+2)的衍生物。
例如，当用二甲基氯硅烷[(CH3)2SiCl2]作单体，经与水反应(水解)、缩聚后可得链型的相对分子质量较高的聚硅氧烷，即(有机)硅橡胶。
反应如下：(CH3)2SiCl2+2H2O－→(CH3)2Si(OH)2+2HCl二甲基二氯硅烷二甲基硅二醇缩聚产物硅橡胶组成中取代基－R(如－CH3)数与Si原子数之比R/Si=2。
若用单体(CH3)2SiCl2和(CH3)3SiCl混和后与水反应(水解)、缩聚，此时产物中的一元硅醇限制了分子链的增长，因而，生成相对分子质量较低(几百至几千之间)的油状聚合物，即(有机)硅油。
例如：硅油的组成中，R/Si＞2。
若用单体(CH3)2SiCl2和CH3SiCl3混和后与水反应(水解)、缩聚，则最终得到体型结构的聚合物，即(有机)硅树脂。
例如：硅树脂的组成中，R/Si＜2。
通过对原料的组成和配比的改变，可调节R/Si值，以得到不同性质的硅树脂。
随R/Si值增大，树脂固化后的韧性增高，硬度减小。
例如，通常清漆用硅树脂的R/Si=1.4～1.6，而制备塑料用硅树脂的R/Si=1.1～1.3。
Ⅱ.聚硅氧烷的结构和性能与一般碳链或杂链高分子化合物相比，聚硅氧烷也具有长链结构和链节旋转带来的高弹性和可塑性等特征，而由Si－O键(键能大)构成的主链结构，则使其还具有比一般高分子化合物要好的热稳定性和突出的耐老化性能，经紫外线、臭氧、水等作用数年后影响仍十分微小。
但聚硅氧烷的热稳定性还受有机取代基R(如－CH3、－C6H5)性质的限制。
有机硅材料有哪些应用？
有机硅材料有哪些应用？1.国防高科技上的应用硅橡胶与特种纤维制的复合材料能瞬时耐数千摄氏度高温，是远程运载火箭的耐烧蚀绝热材料如火箭喷管及返回式航天运载器耐烧蚀隔热涂层;耐热、耐寒的硅橡胶用作耐高低温的密封圈等适用于寒区、极地和高空及月球上;作航天、航空运载器耐寒密封条;作太阳能电池用的耐原子氧、耐辐照黏合剂;抗辐照性能好的高苯基硅油与高苯基硅橡胶用于原子能工业和加速器中;难燃硅橡胶绝缘电线电缆用于军舰、飞机等要求高可靠场合;耐油有机硅橡胶腻子作飞机油箱密封;航空航天器用硅油作防冻、耐热的润滑油、液压油、陀螺仪油、仪表油;有机硅涂料用于卫星作为隔热温控涂层，用于飞机作蒙皮漆、耐候漆;有机硅塑料作飞机发动机用耐高电压、强电流、耐电弧的微动开关、耐热、绝缘的支撑架;有机硅凝胶作飞机三合风档玻璃的中间黏合层;耐高温、耐潮湿、不变黄、透光率高达91%;有机硅单体是高性能硅碳纤维及硅氮纤维等的起始原料;有机硅是耐热光导纤维不可缺少的涂覆材料。
2.农业上的应用(1)植物生长促进剂:有生物活性的-种杂氮硅三环，在前苏联已有工业化生产称为米哇尔(MиBaл) ，以其稀水溶液浸种，可促进棉花、蔬菜、玉米、小麦、大豆、土豆、葡萄、豌豆等农作物发芽，提高这些作物的生存能力和产量: 如用于处理棉花种子，可使棉花增产一成，特别是在贫瘠土地和恶劣气候条件下增产效果更为明显:处理小麦和玉米种子，可使小麦增产一成多。
玉米增产可高达一半;栽土豆苗时先在坑中灌入米哇尔水溶液，收获时增重三成多。
处理葡萄苗，在-21°C下成活率近一半。
另有一种称为米古梗(MиryreH) 的杂氮硅三环，对棉花也有类似效果，但水解稳定性差，应用受到限制。
米哇尔和米古梗还可作桑蚕和家禽的生长促进剂。
卤代乙基烃氨基硅烷会产生乙烯对植物起催熟作用，比磷乙烯利药效高、残效期长、毒性小但价格较贵(2)有机硅杀虫剂德国研制成含硅的有机硅杀螨剂，类似已在我国登记使用的、Shell公司推出的、称为托尔克的杀螨剂类似物，药效基本相同。
甲硅烷的绝热指数-概述说明以及解释
甲硅烷的绝热指数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以根据甲硅烷的绝热指数进行解释。
可以从以下几个方面进行描述：概述:甲硅烷是一种有机硅化合物，具有优良的绝缘性能和热导率，因此在绝热材料中得到广泛应用。
绝热指数是衡量绝热材料性能的重要指标之一。
在本文中，我们将探讨甲硅烷的绝热指数及其相关性质。
绝热指数:绝热指数是指绝热材料在特定条件下的热损失能力。
对于甲硅烷来说，它可以通过测量材料厚度、热传导系数和温度差来计算绝热指数。
绝热指数越高，表示该材料具有较好的绝热性能，能够有效地防止热量的传递。
甲硅烷的绝热性能:甲硅烷具有较低的热导率，这是实现其良好绝热性能的重要原因之一。
热导率是描述物质传递热量的能力的指标，较低的热导率意味着甲硅烷能够减少热量传递的速度。
此外，甲硅烷具有较高的电绝缘性能，可以有效地隔离电磁波的传输。
另外，甲硅烷具有良好的耐压性能和耐高温性能。
它可以在高温下保持稳定的化学性质和绝缘性能，不会因温度的升高而发生明显的变化。
这使得甲硅烷在高温环境中应用广泛，特别是在航空航天、电子与电力等领域。
绝热指数的重要性:绝热指数是衡量绝热材料性能的关键参数，对于保护设备、减少能源损失具有重要意义。
通过研究甲硅烷的绝热指数，我们可以评估其在实际应用中的性能，并且提供参考数据供工程师和设计师选择合适的绝热材料。
本文研究的目的:本文旨在通过对甲硅烷的绝热指数进行研究，揭示其在绝热材料中的应用潜力和性能优势。
通过实验和数据分析，我们将探讨甲硅烷在不同温度和厚度条件下的绝热性能，并与其他常用绝热材料进行比较。
最终，我们将得出结论并提供一些建议，以促进甲硅烷在绝热领域的进一步应用。
通过概述部分的内容，读者可以了解到本文的研究方向和重要性，为后续的正文部分展开论述奠定基础。
文章结构部分的内容可以根据你在文章中要阐述的重点和逻辑来组织。
以下是一个可能的参考内容：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述和分析：1. 引言：首先，我们将提供对甲硅烷的绝热指数进行引言。
硅系阻燃剂
1.阻燃剂1.1我国阻燃剂需求介绍我国阻燃剂工业随着我国总体经济的持续、快速发展，迎来了一个大发展的机遇，同时，也面临严峻的挑战。
我国阻燃剂的生产和消费形势持续发展，年均消费增长率超过20％。
从2002年开始，国内阻燃剂消费量急剧上升，增加的市场份额主要来源于电子电器、汽车市场两个方面。
阻燃剂发展趋势则是在提高阻燃性能的同时，更加注重环保与生态安全，在这种背景下，一些传统的溴系阻燃剂已受到日益严格的环保和阻燃法规的压力，迫使用户寻找溴系阻燃剂的代用品，同时也将促进新阻燃材料的问世。
这些新的阻燃材料将具有低放热率、低生烟性和低毒性，而且阻燃效率不会降低。
由于人们对使用溴系阻燃剂十分审慎，给其发展前景蒙上了一层阴影。
但由于溴系阻燃剂在阻燃领域的历史地位，而且在很多应用领域还很难找到合适的代用品，所以溴系阻燃剂在欧洲等国仍然是无可替代的选择。
但寻找溴系阻燃剂(特别是十溴二苯醚)的代用品，以逐步实现阻燃剂的无卤化和生态化将是明显的发展趋势之一。
今后全球溴系阻燃剂消费量增速缓慢，而代用品将会继续增多。
预计未来5年内，我国阻燃剂消费量年均增长率可达到15％。
目前我国阻燃剂无论在品种上还是用量上均与发达国家存在较大差距。
随着国家对阻燃技术要求力度的加强，我国阻燃剂的开发和发展将出现更好的广阔前景。
我们应该提高开发创新能力，推动阻燃剂工业朝着环保化、低毒化、高效化、多功能化的方向发展。
1.2常用的阻燃剂1.2.1卤系阻燃剂卤系阻燃剂主要是含溴和含氯阻燃剂。
含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香一脂肪族的溴化合物，常用的有十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、六溴环十二烷、八溴醚等，这中间尤以十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚A使用量较大。
含氯阻燃剂主要是氯化石蜡。
溴系阻燃剂的优点在于对复合材料的力学性能几乎没有影响，根据阻燃机理能显著降低燃气中溴化氢的含量，而且该类阻燃剂与基体树脂相容性好。
即使在苛刻的条件下也无析出现象。
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3. 有机硅绝热材料研究
有机硅绝热材料产品 温度 (℃) -40 +20 +60 有机硅绝热材料延伸率εm (%) 实测1 285 294 263 实测2 266 302 273 实测3 293 262 280 实测4 270 314 229 实测5 269 301 220 平均值 285 303 238
2. 山东大学概况 硅树脂
Ø 工业化应用：耐高温硅树脂粘结剂和耐高温硅树脂涂层 (专利 CN85103446, 1986) Ø 军工863项目：“低压固化纤维复合材料用耐高温高性能基体树脂” Ø 军品配套项目：“导弹天线罩用耐高温隔热涂层” Ø 军品配套项目: “宽频带导弹天线罩用耐500℃高温胶粘剂”
1957年 有机硅科学 与材料研究 1980年9月 山东大学 承办第一次 全国有机硅 学术会议
山东大学 特色专业 开设：
《有机硅化学》 《有机硅高分子》
1980培养 有机硅专业 硕士研究生 1999年培养 博士研究生 所在学科设 博士后流动站
2008年 1999年 “高分子材料 山东省高校 重点实验室” “特种功能 聚集体材料 教育部 国防科技 重点实验室”
甲基聚硅氧烷 甲基苯基聚硅氧烷 含乙烯基聚硅氧烷 有机硅绝热材料
3. 有机硅绝热材料研究
改性有机硅基胶的合成 D4 D4Vi D4Y
封端剂 真空 Δ
碱胶 干燥氮气 鼓泡Δ来自平衡聚合反应改性有机硅基胶
冷却
真空脱低分子物
分解催化剂
3. 有机硅绝热材料研究
有机硅基胶绝热材料的制备
a. 混炼胶制备 100份改性有机硅基胶，依次加入不同份数碳类填料（如C, SiC)、 耐高温、抗氧化及阻燃(硼化合物)填料、特殊结构的低分子量乙烯基 聚硅氧烷，在辊筒上反复混炼均匀，薄通6-10次下料出片。在热鼓风 烘箱中于160℃热处理0.5-1h使填料与基胶充分浸润。冷却，加入硫 化剂（过氧化型或铂类催化剂）再混炼均匀。 b. 成型硫化 采用模压成型或压延成片法，制成所需的制品，同时在160-170℃温 度进行硫化，得到成品有机硅绝热材料。
2. 山东大学概况
大飞机 近10年承担 6项重要军工项目 近10年完成30余项 国家基础和应用研究项目 培养有机硅研究方向博士、硕士研究生 从事POSS研究近十年，掌握10余种POSS生产工艺 五十二年有机硅（硅油、硅树脂、硅橡胶）研究基础
3. 有机硅绝热材料研究
绝热层有机硅基体
碳类填料、耐高温、抗氧化及阻燃填料
3. 有机硅绝热材料研究
有机硅绝热材料产品
有机硅绝热材料密度 (g/cm3 ，20 ℃) 实测1 实测2 实测3 实测4 实测5 平均值 1.18 1.20 1.20 1.19 1.20 1.20
3. 有机硅绝热材料研究
有机硅绝热材料产品 温度 (℃) -40 +20 +60 有机硅绝热材料抗拉强度σm(MPa) 实测1 4.65 4.50 3.74 实测2 4.69 4.45 4.20 实测3 4.76 3.99 4.24 实测4 4.37 4.65 3.87 实测5 4.44 4.61 3.68 平均值 4.59 4.55 3.76
3. 有机硅绝热材料研究
有机硅绝热材料产品 氧乙炔 烧蚀率 GJB32 3-87 有机硅绝热材料烧蚀率 (mm/s) 实测1 0.2 实测2 0.2 实测3 0.2 实测4 0.2 实测5 0.2 平均值 0.2
2. 山东大学概况
山东大学
教育部直属的重点综合类大学
首批“211工程”和“985” 重点建设高校
保密资格单位证 （SDB07001）
军工产品质量管理体系认证证书 （08JA2132） 武器装备科研生产许可证 （XK国防-02-37-KS-0962）
两个国家重点实验室
2. 山东大学概况
山东大学有机硅学科
周传健
山东大学
1. 前 言
Ø 高性能绝热保护材料是在高温（超过 3000℃）、高压、高速冲刷气 流等恶劣条件下，能有效地保护机体及其它部位的一类复合型材料.该类材 料需要具备下述性能：（1）比热大——可以吸收大量的热；（2）导热系 数小——成高温的部分仅限于表面，热难以传到内部；（3）熔点高等。 Ø 由于高分子基复合材料材料在高温条件下能以损伤自己的结构和组成 来吸收大量的热，并且能原位形成导热系数小的致密热防护层，达到防止 热传到内部结构而起到保护机体作用。此外，高分子基绝热复合材料具有 密度低、施工工艺方便等优点。 Ø 聚硅氧烷基复合材料是一类重要的高分子基绝热保护材料。在高温条件 下，聚硅氧烷结构组分发生物理化学变化后，不仅能吸收大量的热，而且 可形成SiO2及SiC致密绝热防护层，特别是在富氧绝热环境中，聚硅氧烷 基绝热防护材料具有不可替代的功能。国外已经研制出用于1650℃以上的 宇航飞行器热防护有机硅涂料，在2760～3185℃下测试，热流烧穿时间 可达52～113秒。
2. 山东大学概况 硅橡胶
Ø “六五”重点科技攻关课题：“高模量高强度硅橡胶”，其综合力学性 能 达到了当时世界上公认的王牌胶“Silastic 4600”水平。 Ø 国家军工“八五”科技攻关课题：“精密铸造模用硅橡胶”，填补了 国 内空白，主要性能指标超过计划的22%，达到国际同类产品领先水平。 Ø 国家军品科技攻关项目：“耐烧蚀粘接剂” Ø 军品配套项目：“供氧面罩用可浇注硅橡胶” Ø 国家重大专项“大型飞机”子项目：“大型飞机燃油及液压系统用氟 硅生