一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料制造技术

本发明专利技术涉及隔热材料技术领域，且公开了一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料，包括以下重量份数配比的原料：20～30份微米级的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、20～30份微米级的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、30～50份微米级的硅藻土、6～15份的硅溶胶、10～20份的聚乙二醇封孔剂、100份的正己烷溶剂、200份的甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)；以甘露醇为高潜热相变材料、以制备的高孔隙率的氮化钛‑二硼化钛多孔陶瓷为基础制成材料，采用熔融浸渗法制备得到新型复合隔热材料。本发明专利技术解决了现用的各种玻璃纤维和陶瓷纤维隔热材料，随使用温度的升高，其隔热性能下降较快，不能满足某些航天飞行器和导弹热防护系统对隔热材料高效隔热要求的技术问题。

A new composite heat insulation material with high temperature resistance, light weight and high efficiency

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料
本专利技术涉及隔热材料
，具体为一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料。
技术介绍
随着航天飞行器和导弹的发展，为防止长时间高速飞行器气动加热对飞行器内部结构和仪器的热损坏，其热防护系统对隔热材料的要求更高。现用的隔热材料主要是各种玻璃纤维和陶瓷纤维，随使用温度的升高，其隔热性能下降较快，不能满足某些航天飞行器和导弹热防护系统对隔热材料高效隔热的要求。因此，研制具有耐高温、轻质、高效的隔热材料，是新型航天飞行器和导弹热防护系统的迫切要求。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料，解决了现用的各种玻璃纤维和陶瓷纤维隔热材料，随使用温度的升高，其隔热性能下降较快，不能满足某些航天飞行器和导弹热防护系统对隔热材料高效隔热要求的技术问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料，包括以下重量份数配比的原料：20～30份微米级的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、20～30份微米级的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、30～50份微米级的硅藻土、6～15份的硅溶胶、10～20份的聚乙二醇封孔剂、100份的正己烷溶剂、200份的甘露醇；以甘露醇为高潜热相变材料、以制备的高孔隙率的氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷为基础制成材料，采用熔融浸渗法制备得到新型复合隔热材料。优选的，所述氮化钛陶瓷颗粒的平均粒径≤10um、二硼化钛陶瓷颗粒的平均粒径≤10um。优选的，所述硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为25～30％。优选的，所述硅藻土的平均粒径≤48um。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：本专利技术以甘露醇为高潜热相变材料、以制备的高孔隙率的氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷为基础制成材料，采用熔融浸渗法制备得到新型复合隔热材料，且该新型复合隔热材料的密度为0.91～0.95g/cm3、浸渗率为55.6～56.8％、体积浸渗率为63.3～65.6％、相变温度为43.2～44.1℃，且在1000℃时的导热系数为0.061～0.067W/m·K；从而解决了现用的各种玻璃纤维和陶瓷纤维隔热材料，随使用温度的升高，其隔热性能下降较快，不能满足某些航天飞行器和导弹热防护系统对隔热材料高效隔热要求的技术问题。具体实施方式甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)，密度为1.521g/cm3，分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司；(1)氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷的制备a.称取20g平均粒径≤10um的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、20g平均粒径≤10um的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、30g平均粒径≤48um的硅藻土、6g的硅溶胶，备用；其中硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为25％；b.将10g的聚乙二醇封孔剂溶解在100g的正己烷溶剂中，得到预处理液；先对步骤(a)中的硅藻土进行抽真空，直至真空度为5Pa后，加入到上述预处理液中进行预处理1h，接着经过过滤和干燥，得到预处理的硅藻土；c.将步骤(a)中的氮化钛陶瓷颗粒、二硼化钛陶瓷颗粒与20g无水乙醇一起球磨3h，得到氮化钛-二硼化钛浆料；d.将步骤(a)中的硅溶胶、步骤(b)中的硅藻土、步骤(c)中的氮化钛-二硼化钛浆料与无水乙醇一起，在转速180rpm的速率下，球磨3h，之后，经过干燥、静压成型处理后，在温度1450℃下保温烧结2h，制备得到氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷；利用阿基米德原理，使用电子天平配用密度测量组件来测得氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷的体积密度为0.83g/cm3，计算的孔隙率为71.3％；(2)将200g甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)置于氧化铝坩埚中，放入烘箱内，在温度200℃下融化；之后，将步骤(1)中的氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷浸没在甘露醇熔体中，在温度200℃下保温1h，之后将氧化铝多孔陶瓷从甘露醇熔体内取出，去除表面的粘附熔体，冷却至室温，制备得到新型复合隔热材料；(3)对步骤(2)中制备的新型复合隔热材料进行性能测试，其密度为0.95g/cm3、浸渗率为55.6％、体积浸渗率为63.3％、相变温度为43.2℃，且在1000℃时的导热系数为0.067W/m·K。实施例二：(1)氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷的制备a.称取30g平均粒径≤10um的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、30g平均粒径≤10um的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、50g平均粒径≤48um的硅藻土、15g的硅溶胶，备用；其中硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为25～30％；b.将20g的聚乙二醇封孔剂溶解在100g的正己烷溶剂中，得到预处理液；先对步骤(a)中的硅藻土进行抽真空，直至真空度为10Pa后，加入到上述预处理液中进行预处理1h，接着经过过滤和干燥，得到预处理的硅藻土；c.将步骤(a)中的氮化钛陶瓷颗粒、二硼化钛陶瓷颗粒与20g无水乙醇一起球磨5h，得到氮化钛-二硼化钛浆料；d.将步骤(a)中的硅溶胶、步骤(b)中的硅藻土、步骤(c)中的氮化钛-二硼化钛浆料与无水乙醇一起，在转速300rpm的速率下，球磨3h，之后，经过干燥、静压成型处理后，在温度1600℃下保温烧结5h，制备得到氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷；利用阿基米德原理，使用电子天平配用密度测量组件来测得氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷的体积密度为0.88g/cm3，计算的孔隙率为71.1％；(2)将200g甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)置于氧化铝坩埚中，放入烘箱内，在温度220℃下融化；之后，将步骤(1)中的氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷浸没在甘露醇熔体中，在温度220℃下保温1h，之后将氧化铝多孔陶瓷从甘露醇熔体内取出，去除表面的粘附熔体，冷却至室温，制备得到新型复合隔热材料；(3)对步骤(2)中制备的新型复合隔热材料进行性能测试，其密度为0.94g/cm3、浸渗率为56.8％、体积浸渗率为65.6％、相变温度为44.1℃，且在1000℃时的导热系数为0.065W/m·K。实施例三：(1)氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷的制备a.称取25g平均粒径≤10um的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、25g平均粒径≤10um的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、40g平均粒径≤48um的硅藻土、12g的硅溶胶，备用；其中硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为25～30％；b.将15g的聚乙二醇封孔剂溶解在100g的正己烷溶剂中，得到预处理液；先对步骤(a)中的硅藻土进行抽真空，直至真空度为7Pa后，加入到上述预处理液中进行预处理1h，接着经过过滤和干燥，得到预处理的硅藻土；c.将步骤(a)中的氮化钛陶瓷颗粒、二硼化钛陶瓷颗粒与20g无水乙醇一起球磨4h，得到氮化钛-二硼化钛浆料；d.将步骤(a)中的硅溶胶、步骤(b)中的硅藻土、步骤(c)中的氮化钛-二硼化钛浆料与无水乙醇一起，在转速240rpm的速率下，球磨3h，之后，经过干燥、静压成型处理后，在温度1500℃下保温烧结4h，制备得到氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷；利用阿基米德原理，使用电子天平配用密度测量组件来测得氮化钛-二硼化钛多孔陶瓷的体积密度为0.85g/cm3，计算的孔隙率为71.8％；(2)将200g甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：20～30份微米级的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、20～30份微米级的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、30～50份微米级的硅藻土、6～15份的硅溶胶、10～20份的聚乙二醇封孔剂、100份的正己烷溶剂、200份甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)；以甘露醇为高潜热相变材料、以制备的高孔隙率的氮化钛‑二硼化钛多孔陶瓷为基础制成材料，采用熔融浸渗法制备得到新型复合隔热材料。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温、轻质、高效的新型复合隔热材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：20～30份微米级的氮化钛陶瓷颗粒(TiN)、20～30份微米级的二硼化钛陶瓷颗粒(TiB2)、30～50份微米级的硅藻土、6～15份的硅溶胶、10～20份的聚乙二醇封孔剂、100份的正己烷溶剂、200份甘露醇(CH2(OH)(CHOH)4CH2OH)；以甘露醇为高潜热相变材料、以制备的高孔隙率的氮化钛-...

【专利技术属性】
技术研发人员：马桂明，
申请(专利权)人：马桂明，
类型：发明
国别省市：广西,45