一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将耐高温面板与隔热芯层结合，得到预制体；(2)用溶胶前驱体浸渍步骤(1)得到的预制体，制得应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料；其中，所述浸渍的压力为‑0.1～1.0MPa，所述浸渍的时间为12～72h，所述浸渍重复的次数为1～20次。本发明专利技术方法简单、操作简便、对环境污染小。本发明专利技术制得的应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料在室温至1200℃应用环境中应变性能优异，能够保持较高的抗冲刷及承载性能，同时具备较低的导热系数和较好的隔热性能，尤其适合用于航天航空工业、民用工业等。

High temperature resistant sandwich structure heat insulating material with excellent strain resistance and preparation method thereof

The invention relates to a high temperature resistant sandwich structure insulation material with excellent strain performance and a preparation method thereof, which comprises the following steps: (1) combining a high temperature resistant panel with a heat insulating core layer to obtain a preform; (2) preparing a high temperature resistant sandwich structure with excellent strain performance by impregnating the preform with a sol precursor step (1). Thermal insulation material, wherein the impregnation pressure is 0.1-1.0 MPa, the impregnation time is 12-72 hours, and the impregnation repetition times are 1-20 times. The invention has the advantages of simple method, simple operation and little environmental pollution. The high-temperature sandwich structure insulation material with excellent strain performance has excellent strain performance in the application environment from room temperature to 1200 C, can maintain high erosion resistance and load-bearing performance, and has low thermal conductivity and good heat insulation performance, especially suitable for aerospace industry, civil industry and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料及其制备方法
本专利技术属于隔热材料
，尤其涉及一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料及其制备方法。
技术介绍
超高声速飞行器在大气层中长时高速巡航的过程中，飞行器要承受严酷的气、热载荷作用。为了保证飞行器外形结构完整，内部的元器件正常工作，需要使用兼具耐温隔热和承载功能的外防热材料。目前常见的外防热材料可以分为耐高温夹层材料和隔热瓦材料两类，其中耐高温夹层材料耐温性能满足1200℃使用，导热系数＜0.1W/m·K，抗压强度＞1MPa，抗高速气流冲刷性能优异，但是材料的应变性能(变形协调性能)相对较低，材料的应变(破坏微应变)约2000με，挠度为3～4mm，刚刚能够满足飞行器外防热系统的使用要求，域度较低。中国专利申请CN201610816609.5公开了一种改进耐高温夹层结构隔热材料的应变性能的方法，但是该方法制得的耐高温夹层结构隔热材料的应变最高只能达到4000με，且利用该方法制得应变为4000με的耐高温夹层结构隔热材料时，该耐高温夹层结构隔热材料的室温热导率为0.070W/m·K，隔热性能有所降低；这一前期研究工作表明，目前的方法很难得到应变性能更佳且不降低隔热性能的耐高温夹层结构隔热材料。而对于耐高温夹层结构隔热材料而言，在不影响材料的耐温性能和隔热性能的条件下，材料的应变性能越好，更适合应用在飞行器外防热系统中。因此，非常有必要提供一种应变性能更优异且不降低隔热性能的耐高温夹层结构隔热材料的制备方法。
技术实现思路
为解决一个或者多个问题，本专利技术提供了一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料及其制备方法。本专利技术方法简单、操作简便、对环境污染小。本专利技术制得的应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料在室温至1200℃应用环境中应变性能优异，能够保持较高的抗冲刷及承载性能，同时具备较低的导热系数和较好的隔热性能等。为了实现上述目的，本专利技术在第一方面提供了一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将耐高温面板与隔热芯层结合，得到预制体；(2)用溶胶前驱体浸渍步骤(1)得到的预制体，制得应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料；其中，所述浸渍的压力为-0.1～1.0MPa，所述浸渍的时间为12～72h，所述浸渍重复的次数为1～20次。优选地，所述浸渍重复的次数为5～20次。优选地，所述耐高温面板与所述隔热芯层的厚度比为1：(2～20)，优选为1：(5～20)。优选地，所述溶胶前驱体的浓度为10wt％～60wt％。优选地，所述耐高温面板为耐高温陶瓷面板。优选地，所述隔热芯层为隔热气凝胶芯层。优选地，所述溶胶前驱体选自由二氧化硅溶胶前驱体和三氧化二铝溶胶前驱体组成的组。本专利技术在第二方面提供了由本专利技术在第一方面所述的制备方法制得的应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料。优选地，所述应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料的应变不小于3000με，挠度不小于5mm。优选地，所述应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料的应变为3000με～5000με，挠度为5～10mm。本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：(1)本专利技术制得的耐高温夹层结构隔热材料应变性能(变形协调性能)优异，耐高温夹层结构隔热材料(耐高温面板)的应变不小于3000με，挠度不小于5mm。(2)本专利技术制得的耐高温夹层结构隔热材料的应变性能(变形协调性能)通过改进材料制备技术参数(浸渍参数)进行控制，例如耐高温夹层结构隔热材料的应变可以被控制为3000～5000με，挠度为5～10mm。(3)本专利技术的方法简单、操作简便、对环境污染小、所使用的原材料，包括预制体、溶胶前驱体等均为无毒或低毒材料；本专利技术的制备方法不产生任何对环境造成污染的物质。(4)本专利技术制得的应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料在室温至1200℃应用环境中应变性能优异，能够保持较高的抗冲刷及承载性能，同时具备较低的导热系数和较好的隔热性能等。(5)本专利技术可以用于制备各种形状规格的构件产品，在航空航天工业以及民用工业的环境中具有广泛的应用前景。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在第一方面提供了一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将耐高温面板与隔热芯层结合，得到预制体；(2)用溶胶前驱体浸渍步骤(1)得到的预制体，制得应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料；其中，所述浸渍的压力为-0.1～1.0MPa(例如-0.1、-0.05、0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0MPa)，所述浸渍的时间为12～72h(例如12、24、36、48、60或72h)，所述浸渍重复的次数为1～20次(例如1、3、5、10、15或20次)。本专利技术对所述耐高温面板和所述隔热芯层没有特别的限制，所述耐高温面板为具有耐高温性能的面板即可，所述隔热芯层为具有隔热性能的芯层即可；本专利技术对所述耐高温面板与所述隔热芯层结合的方法也没有特别的限制，可以采用现有已知的方法进行，例如通过粘接、缝合、缠绕等方法将所述耐高温面板和所述隔热芯层结合在一起。在本专利技术中，步骤(1)得到的预制体具有夹层结构，从上至下包括耐高温上面板层、隔热芯层和耐高温下面板层，其中耐高温上面板层和耐高温下面板层一起构成了所述预制体的耐高温面板(耐高温外层面板)；在本专利技术中，用溶胶前驱体浸渍步骤(1)得到的预制体(耐高温夹层结构隔热材料预制体)的过程，也即所述溶胶前驱体与所述预制体的耐高温外层面板复合的过程，因此，在本专利技术中，也将浸渍过程(浸渍)记作浸渍复合过程(浸渍复合)；在本专利技术中，也将应变性能记作变形协调性能，也将应变记作破坏微应变。本专利技术将耐高温面板与隔热芯层结合得到预制体，改进了溶胶前驱体浸渍所得到的预制体的浸渍方式、浸渍参数；本专利技术中合理的浸渍压力和浸渍时间，使得本专利技术在不影响材料的耐温隔热性能的前提下，实现了溶胶前驱体多次重复浸渍预制体，提高了溶胶前驱体的浸渍效果以及溶胶前驱体与耐高温面板的结合强度，制得了应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料。在本专利技术中，所述浸渍的压力控制在-0.1～1.0MPa优选为-0.05～1.0MPa这一范围之内，如果压力过高，则会导致溶胶前驱体浸入隔热芯层而造成耐高温夹层结构隔热材料强度、隔热性能和应变性能降低；如果压力过低，则浸渍效果较差而造成溶胶前驱体与耐高温面板的复合效果不好，造成耐高温面板自身的性能降低。在本专利技术中，所述浸渍的时间控制在12～72h这一范围之内，如果时间过长，则会导致溶胶前驱体浸入隔热芯层而造成耐高温夹层结构隔热材料强度、隔热性能和应变性能降低；如果时间过短，则浸渍效果较差而造成溶胶前驱体与耐高温面板的复合效果不好，造成耐高温面板自身的性能降低。根据一些优选的实施方式，所述浸渍重复的次数为5～20次(例如5、7、9、10、13、15、18或20次)。在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将耐高温面板与隔热芯层结合，得到预制体；(2)用溶胶前驱体浸渍步骤(1)得到的预制体，制得应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料；其中，所述浸渍的压力为‑0.1～1.0MPa，所述浸渍的时间为12～72h，所述浸渍重复的次数为1～20次。

【技术特征摘要】
1.一种应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将耐高温面板与隔热芯层结合，得到预制体；(2)用溶胶前驱体浸渍步骤(1)得到的预制体，制得应变性能优异的耐高温夹层结构隔热材料；其中，所述浸渍的压力为-0.1～1.0MPa，所述浸渍的时间为12～72h，所述浸渍重复的次数为1～20次。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述浸渍重复的次数为5～20次。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述耐高温面板与所述隔热芯层的厚度比为1：(2～20)，优选为1：(5～20)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶胶前驱体的浓度为10wt％～60wt％。5.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴雨辰，宋寒，苏力军，张丽娟，叶冉冉，李文静，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11