本发明涉及发动机隔热罩
技术领域：
，尤其涉及一种隔热复合材料及其在发动机隔热罩上的应用。
背景技术：
：发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机、外燃机、电动机等，如内燃机通常是把化学能转化为机械能，发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。发动机工作过程中产生的高温燃气，进入排气装置时仍然具有很高的温度，为了保障外部设备正常工作，也为了将剩余的热量尽可能的再循环利用，提高发动机的工作效率，排气装置需要加装隔热罩。汽车发动机隔热罩是汽车覆盖件中的一个重要部件，具有耐热耐腐蚀和热反射等性能，起到隔离发动机所散发热量的作用，从而对汽车的其他部件起到一定的保护作用，也降低了其散发的热量对乘客造成的影响。国内目前采用的隔热罩是普通陶瓷隔热纤维毯通过纤维布包裹的方式，上述材料存在可控性差、力学效果差的缺点，而且应用过程中易出现过热的情况。技术实现要素：基于
背景技术：
存在的技术问题，本发明提出了一种隔热复合材料及其在发动机隔热罩上的应用。本发明提出的一种隔热复合材料，其原料按重量份包括：碳纤维20-35份，环氧改性有机硅树脂15-35份，苯基硅橡胶4-18份，纳米石墨烯2-8份，纳米中空氧化铝微球4-10份，硫酸钙晶须4-15份，膨胀石墨2-6份，碳化硅陶瓷粉2-6份，硅烷偶联剂1-2份，乙二胺固化剂1-2份，消泡剂1-2份，表面活性剂1-2份，分散剂1-2份，助流剂1-2份，溶剂100-200份。优选地，消泡剂为乳化硅油、聚二甲基硅氧烷、三烷基三聚氰胺、氰脲酰氯三聚氰胺、脂肪酸甘油脂至少一种。优选地，溶剂为二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇中至少一种。优选地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。优选地，助流剂为滑石粉和/或微粉硅胶。优选地，硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。优选地，纳米中空氧化铝微球粒径为10-150nm。优选地，纳米石墨烯的粒径分布如下：粒径为10-50nm占20-40wt％，粒径为10-50nm占40-60wt％，余量为粒径为10-50nm。上述隔热复合材料的制备方法，包括如下步骤：s1、将环氧改性有机硅树脂、苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入碳纤维、硫酸钙晶须、膨胀石墨、碳化硅陶瓷粉，加入分散剂、助流剂继续搅拌，加入部分溶剂搅拌均匀，加入乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；s2、将纳米石墨烯、纳米中空氧化铝微球、硅烷偶联剂、消泡剂、表面活性剂、剩余溶剂混合均匀，得到辅料；s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为70-80℃，成型时间为10-20min，成型厚度为2-4mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.4-0.6mm，在氮气保护下，240-250℃热处理10-20min，继续升温至400-450℃热处理20-40min，降温得到隔热复合材料。上述隔热复合材料作为发动机隔热罩的应用。本发明的技术效果如下所示：(1)本发明以环氧改性有机硅树脂、苯基硅橡胶为基体，采用碳纤维、硫酸钙晶须作为增强材料，膨胀石墨、碳化硅陶瓷粉作为隔热材料，经过复配可有效提高发动机隔热罩的隔热性能，使用寿命长，而且在受力过程中碳纤维、硫酸钙晶须可避免裂纹的产生，增强隔热罩的力学性能。(2)本发明采用不同粒径的纳米石墨烯可在预压模型表面形成紧密的填充结构，配合特定粒径的纳米中空氧化铝微球分散其中形成无数个中空腔体，纳米石墨烯与纳米中空氧化铝微球配合喷涂在预压模型表面结合成中空墙结构，可有效阻止热传导，协同预压模型可提高隔热罩的隔热效果。(3)本发明制备方法的s3中，将预混料送入磨具中在温度70-80℃预压成型，可促使隔热材料初步交联成型，然后在表面喷淋辅料，依次在240-250℃、400-450℃进行热处理固化，不仅辅料在表面的结合强度极高，附着力强，而且具有均匀导热性，提高了所得隔热复合材料在高温环境下的热稳定性。(4)本发明所得隔热复合材料应用在发动机隔热罩上，隔热罩采用薄板成型，具有质量轻、隔热效果好、力学性能优异、不变形的优点。附图说明图1为本发明隔热性能测试中实验舱示意图。具体实施方式下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例1一种隔热复合材料的制备方法，包括如下步骤：s1、将15kg环氧改性有机硅树脂、18kg苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入20kg碳纤维、15kg硫酸钙晶须、2kg膨胀石墨、6kg碳化硅陶瓷粉，搅拌速度为400r/min，搅拌时间为8min，加入1kg聚乙烯吡咯烷酮、2kg滑石粉继续搅拌5min，加入70kg二甲苯搅拌均匀，加入1kg乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；s2、将8kg纳米石墨烯、4kg粒径为150nm的纳米中空氧化铝微球、1kg乙烯基三乙氧基硅烷、2kg乳化硅油、1kg表面活性剂、30kg二甲苯混合均匀，得到辅料；s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为80℃，成型时间为10min，成型厚度为4mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.4mm，在氮气保护下，250℃热处理10min，继续升温至450℃热处理20min，降温得到隔热复合材料。纳米石墨烯的粒径分布如下：粒径为10-50nm占40wt％，粒径为10-50nm占40wt％，余量为粒径为10-50nm。实施例2一种隔热复合材料的制备方法，包括如下步骤：s1、将35kg环氧改性有机硅树脂、4kg苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入35kg碳纤维、4kg硫酸钙晶须、6kg膨胀石墨、2kg碳化硅陶瓷粉，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为2min，加入2kg聚乙烯吡咯烷酮、1kg微粉硅胶继续搅拌10min，加入120kg甲醇搅拌均匀，加入2kg乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；s2、将2kg纳米石墨烯、10kg粒径为100nm的纳米中空氧化铝微球、2kgγ-巯丙基三甲氧基硅烷、1kg三烷基三聚氰胺、2kg表面活性剂、80kg甲醇混合均匀，得到辅料；s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为70℃，成型时间为20min，成型厚度为2mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.6mm，在氮气保护下，240℃热处理20min，继续升温至400℃热处理40min，降温得到隔热复合材料。纳米石墨烯的粒径分布如下：粒径为10-50nm占20wt％，粒径为10-50nm占60wt％，余量为粒径为10-50nm。实施例3一种隔热复合材料的制备方法，包括如下步骤：s1、将20kg环氧改性有机硅树脂、16kg苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入25kg碳纤维、12kg硫酸钙晶须、3kg膨胀石墨、5kg碳化硅陶瓷粉，搅拌速度为420r/min，搅拌时间为6min，加入1.2kg聚乙烯吡咯烷酮、1kg滑石粉、0.7kg微粉硅胶继续搅拌6min，加入100.5kg乙醇搅拌均匀，加入1.2kg乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；s2、将6kg纳米石墨烯、6kg粒径为80nm的纳米中空氧化铝微球、1.2kg乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、1.7kg氰脲酰氯三聚氰胺、1.2kg表面活性剂、49.5kg乙醇混合均匀，得到辅料；s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为77℃，成型时间为12min，成型厚度为3mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.5mm，在氮气保护下，248℃热处理12min，继续升温至440℃热处理25min，降温得到隔热复合材料。纳米石墨烯的粒径分布如下：粒径为10-50nm占35wt％，粒径为10-50nm占45wt％，余量为粒径为10-50nm。实施例4一种隔热复合材料的制备方法，包括如下步骤：s1、将30kg环氧改性有机硅树脂、6kg苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入30kg碳纤维、6kg硫酸钙晶须、5kg膨胀石墨、3kg碳化硅陶瓷粉，搅拌速度为480r/min，搅拌时间为4min，加入1.8kg聚乙烯吡咯烷酮、1.3kg滑石粉继续搅拌8min，加入94.5kg异丙醇搅拌均匀，加入1.8kg乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；s2、将4kg纳米石墨烯、8kg粒径为40nm的纳米中空氧化铝微球、1.8kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、1.3kg聚二甲基硅氧烷、1.8kg表面活性剂、55.5kg异丙醇混合均匀，得到辅料；s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为73℃，成型时间为18min，成型厚度为3mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.5mm，在氮气保护下，242℃热处理18min，继续升温至420℃热处理35min，降温得到隔热复合材料。纳米石墨烯的粒径分布如下：粒径为10-50nm占25wt％，粒径为10-50nm占55wt％，余量为粒径为10-50nm。实施例5一种隔热复合材料的制备方法，包括如下步骤：s1、将25kg环氧改性有机硅树脂、11kg苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入28kg碳纤维、9kg硫酸钙晶须、4kg膨胀石墨、4kg碳化硅陶瓷粉，搅拌速度为450r/min，搅拌时间为5min，加入1.5kg聚乙烯吡咯烷酮、1.5kg微粉硅胶继续搅拌7min，加入97.5kg乙醇搅拌均匀，加入1.5kg乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；s2、将5kg纳米石墨烯、7kg粒径为30nm的纳米中空氧化铝微球、1.5kg3-氨基丙基三乙氧基硅烷、1.5kg脂肪酸甘油脂、1.5kg表面活性剂、52.5kg乙醇混合均匀，得到辅料；s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为75℃，成型时间为15min，成型厚度为3mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.5mm，在氮气保护下，245℃热处理15min，继续升温至430℃热处理30min，降温得到隔热复合材料。纳米石墨烯的粒径分布如下：粒径为10-50nm占30wt％，粒径为10-50nm占50wt％，余量为粒径为10-50nm。将实施例1-5所得隔热复合材料进行力学性能测试，其结果如下：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5密度，kg/m3564550542536531拉伸强度，mpa85.992.490.388.790.6断裂伸长率，％171183185178192抗压强度，mpa0.420.400.410.370.45抗弯强度，mpa2.502.482.352.442.46将实施例1-5所得隔热复合材料进行隔热性能测试，具体如下：如图1所示，在实验舱中采用铁丝网1作为被隔热件，铁丝网上放置非金属材料作为支架2，将待测隔热复合材料3置于支架2上，待测隔热复合材料3上表面与高温热源4之间的距离为36mm，待测隔热复合材料3下表面与铁丝网1上表面之间的距离为11mm，设置传感器5。关闭实验舱门，打开通风孔，将舱内温度调节至60℃；在不放置待测隔热复合材料3时，以传感器5所得温度为目标温度，目标温度设为80℃、100℃、120℃、140℃、160℃，记录高温热源4的温度(记为a℃、b℃、c℃、d℃、e℃)；然后放置待测隔热复合材料3，将高温热源4依次升温至a℃、b℃、c℃、d℃、e℃，分别记录传感器5所得温度，其结果如下：无待测隔热复合材料的目标温度80℃100℃120℃140℃160℃高温热源的温度145℃181℃235℃286℃322℃实施例1为待测隔热复合材料的目标温度30℃32℃37℃47℃56℃实施例2为待测隔热复合材料的目标温度34℃35℃43℃51℃59℃实施例3为待测隔热复合材料的目标温度32℃35℃41℃50℃58℃实施例4为待测隔热复合材料的目标温度31℃34℃39℃49℃56℃实施例5为待测隔热复合材料的目标温度31℃33℃38℃47℃56℃由上述实验结果可知：本发明所得隔热复合材料具有质量轻、隔热效果好、力学性能优异、不变形的优点，适用于发动机隔热罩。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种隔热复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：碳纤维20-35份，环氧改性有机硅树脂15-35份，苯基硅橡胶4-18份，纳米石墨烯2-8份，纳米中空氧化铝微球4-10份，硫酸钙晶须4-15份，膨胀石墨2-6份，碳化硅陶瓷粉2-6份，硅烷偶联剂1-2份，乙二胺固化剂1-2份，消泡剂1-2份，表面活性剂1-2份，分散剂1-2份，助流剂1-2份，溶剂100-200份。
2.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，消泡剂为乳化硅油、聚二甲基硅氧烷、三烷基三聚氰胺、氰脲酰氯三聚氰胺、脂肪酸甘油脂至少一种。
3.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，溶剂为二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇中至少一种。
4.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，助流剂为滑石粉和/或微粉硅胶。
6.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，纳米中空氧化铝微球粒径为10-150nm。
8.根据权利要求1所述隔热复合材料，其特征在于，纳米石墨烯粒径分布如下：粒径为10-50nm占20-40wt％，粒径为10-50nm占40-60wt％，余量为粒径为10-50nm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述隔热复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、将环氧改性有机硅树脂、苯基硅橡胶加热至熔融状态，搅拌状态下依次加入碳纤维、硫酸钙晶须、膨胀石墨、碳化硅陶瓷粉，加入分散剂、助流剂继续搅拌，加入部分溶剂搅拌均匀，加入乙二胺固化剂超声震荡均匀，得到预混料；
s2、将纳米石墨烯、纳米中空氧化铝微球、硅烷偶联剂、消泡剂、表面活性剂、剩余溶剂混合均匀，得到辅料；
s3、将预混料送入模具中预压成型，成型温度为70-80℃，成型时间为10-20min，成型厚度为2-4mm，取出后采用喷淋的方式表面喷涂辅料，辅料厚度为0.4-0.6mm，在氮气保护下，240-250℃热处理10-20min，继续升温至400-450℃热处理20-40min，降温得到隔热复合材料。
10.如权利要求1-8任一项所述隔热复合材料作为发动机隔热罩的应用。
技术总结本发明公开了一种隔热复合材料，其原料按重量份包括：碳纤维20‑35份，环氧改性有机硅树脂15‑35份，苯基硅橡胶4‑18份，纳米石墨烯2‑8份，纳米中空氧化铝微球4‑10份，硫酸钙晶须4‑15份，膨胀石墨2‑6份，碳化硅陶瓷粉2‑6份，硅烷偶联剂1‑2份，乙二胺固化剂1‑2份，消泡剂1‑2份，表面活性剂1‑2份，分散剂1‑2份，助流剂1‑2份，溶剂100‑200份。本发明公开了上述隔热复合材料作为发动机隔热罩的应用。本发明所得隔热复合材料有效提高发动机隔热罩的隔热性能，使用寿命长，而且增强隔热罩的力学性能。
技术研发人员：蔡之福;汪长开;周中亮;汪志强
受保护的技术使用者：霍山汇能汽车零部件制造有限公司
技术研发日：2020.03.24
技术公布日：2020.06.09
