硅橡胶基涂层材料水下吸声性能的研究

合成了硅橡胶基吸声涂层材料,研究了涂层材料在水下的吸声性能,探讨了该涂层的微孔及分子结构与吸声性能之间的关系。结果表明:片状填料的用量极大地影响了消声涂层的吸声性能。当石墨用量为20%时,常压下涂层材料平均吸声系数达92.6%;加压后,涂层材料吸声性能急骤下降。

硅橡胶基防热涂层动态烧蚀行为及机理研究

针对两种典型硅橡胶基防热涂层开展高温燃气流烧蚀实验,通过对烧蚀后涂层的宏观及微观形貌分析,探讨了其防隔热机理及烧蚀模型。研究结果表明:烧蚀后两种涂层均存在液态层、陶瓷层、热解层以及原始层;烧蚀过程中甲基苯基硅橡胶涂层主要发生主链"回咬"成环反应,导致树脂基体交联密度降低,力学性能下降,涂层外表面发生开裂,甲基乙烯基硅橡胶涂层则主要发生侧基交联反应,使树脂基体交联密度上升,促进涂层发生陶瓷化转变;热辐射、热容吸热、热解反应吸热以及热阻塞效应为四种主要的热耗散机制,质量损失产生的原因主要包括反应气体释放以及气动剪切力导致的机械剥蚀。

硅橡胶基防热涂层高温压缩行为

为研究硅橡胶基防热涂层高温下的力学性能,针对两种硅橡胶基防热涂层开展高温压缩试验,对其截面的宏观及微观形貌进行分析,并结合高温下的热失重分析,探讨了其高温压缩强度变化规律及机理。研究结果表明:甲基苯基硅橡胶涂层高温热解温度区间主要为500~650℃,最终质量残余率为67.61%,其高温压缩强度在25~800℃呈增加趋势,由于玻璃小球的软化及树脂基体的热解,导致在400及700℃两个温度点的压缩强度降低,但在800℃由于玻璃小球与涂层中填料、烧蚀产物等发生共融,使涂层力学性能显著增加。甲基乙烯基硅橡胶涂层的高温热解温度区间主要为450~800℃,最终质量残余率为89.95%,由于甲基乙烯基硅橡胶涂层在高温热解后产生的陶瓷相,弥补了树脂裂解所带来的强度下降,因此在25~800℃其高温压缩强度较为稳定,并未产生明显衰减。影响硅橡胶基防热涂层高温力学性能的因素主要包括树脂基体的热解以及填料在高温下发生的物理-化学变化。

硅橡胶基防热涂层烧蚀机理及热解/传导耦合模型

采用同步热分析仪,开展了热失重实验,确定了防热涂层热分解反应的温度区间、活化能和反应机理函数。利用石英灯辐射加热平台,开展了高温环境考核实验,揭示了防热涂层高温环境下的微结构演化规律和能量耗散机理。基于能量守恒原理,充分考虑热解反应吸热、热解气体扩散换热以及质量引射效应等引起的能量转换关系,建立了防热涂层的热解/传导耦合模型,预报了典型热环境工况下硅橡胶基防热涂层的质量烧蚀率及温度响应规律。烧蚀后涂层表面基本保持平整,背面温度为151.4℃,质量烧蚀率为0.28 g/s。质量烧蚀率的模型计算值与实验测量值的偏差仅为7.1%,满足实际工程中热防护设计需求。研究表明,硅橡胶基防热涂层中等热流环境下具有良好的耐烧蚀和隔热性能,是航空航天装备大面积防热区域的理想候选方案。