氧化铝纤维织物粘接用耐高温胶黏剂的制备与性能研究

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在航空航天领域,氧化铝纤维织物作为主要材料被广泛应用于隔热密封毡和热密封隔离垫片等柔性隔热密封构件。除了材料本身,其连接装配技术的可靠性决定了热防护系统是否能够安全服役。传统的缝合连接会在纤维织物的缝合处产生应力集中,对其造成不可逆的损伤。与缝合连接相比,胶黏剂连接更具优势且简单易行。但目前关于氧化铝纤维织物粘接的研究仍相对空白。本论文针对柔性陶瓷纤维织物粘接装配的迫切需求,相继研制了两种用于氧化铝纤维织物连接的胶黏剂:纳米金属氧化物改性硅橡胶和硼化物改性复合胶黏剂。以GD-414型室温固化硅橡胶为基体,通过物理共混的方法制备了5种不同的纳米金属氧化物改性硅橡胶,研究了纳米金属氧化物对硅橡胶耐温性能的影响。为了避免纳米金属氧化物粉料在硅橡胶中团聚,提高其在硅橡胶中的分散性,采用硅烷偶联剂KH550对纳米粉料进行了表面接枝改性处理。测试结果表明,纳米金属氧化物粉料的表面被成功接枝上了硅烷偶联剂KH550,接枝后的纳米颗粒均匀地分散在硅橡胶基体中;纳米金属氧化物可以显著提高GD-414型硅橡胶的耐温性,其中以纳米氢氧化铁改性的硅橡胶性能最优,粘结件在经过300℃热老化处理后,粘接强度损失仅为13.7%且仍具有良好的弹柔性。为了满足氧化铝纤维织物在更高温度下的连接需求,并解决耐高温胶黏剂对纤维织物耐温水平的限制,通过有机胶黏剂改性-无机填料共混的方式,制备了一种具有宽工作温度范围的耐高温胶黏剂。通过B2O3对聚乙烯醇进行改性处理使其形成了由B-O-C键连接的粘接性更强耐温性更高的交联网络,从而提高了胶黏剂在室温至400°C热处理后的粘接强度。此外,利用B4C在中温段的氧化反应,填补了在此温度段因有机粘结剂的分解而在胶层内部产生的空隙及裂痕,提高了胶黏剂的致密程度,从而将胶黏剂的耐温性从400°C提高到800°C。此外,通过调控碳化硼添加量,避免了无机填料的烧结对纤维织物造成的损伤。在不损伤纤维织物的前提下,在RT~800℃之间的粘接强度均保持在0.64 MPa以上。
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