一种防隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防隔热材料及其制备方法，属于防热功能复合材料领域。所述材料包括含有空心小球的热熔型酚醛树脂、有机无机纤维混编织物和气凝胶锥套内隔热层。本发明专利技术既具备耐烧蚀、抗冲刷等优势，又具备优异的隔热性能，且材料密度低，实现了材料密度和导热系数可根据设计需求可控选择的特点。据设计需求可控选择的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种防隔热材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于防热功能复合材料领域，具体涉及一种防隔热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的树脂基防热材料通过增加防热层厚度实现提升隔热性能，例如，高硅氧纤维增强酚醛树脂的热导率较高，其热导率大于0.6W/m
·
K，要达到一定的隔热需求，必须增加防热层厚度，但由于高硅氧纤维增强酚醛树脂的密度也较高，约1.6—1.8g/cm3左右，增加厚度会导致防热层较重。而飞船和返回式卫星用的防热层尽管密度低、热导率低、隔热效率高，但在飞船和返回式卫星的工作过程中，防热层的碳层强度低，抗气流剪切能力较差，在高剪切气流状态下防热层容易剥蚀、揭层。
[0003]某新型飞行器具有弹道式再入和巡航式飞行再进入的双重特征，工作环境具有高热焓、高气动剪切、平均热流低和加热时间长的特点，给现有的烧蚀隔热材料带来极大的挑战，需要研制具有低热导率、低密度特性的防隔热材料，既能适用于高热焓、高气动剪切的防热要求，又能在低热流，长时间飞行条件下具有好的隔热性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种防隔热材料，适用于高热焓、高气动剪切的防热要求，又能在低热流、长时间飞行条件下具有隔热性能、耐高温烧蚀性能，材料密度较低，热导率低，具有一定强度，能机械加工，是一种性能优异的耐烧蚀防隔热材料。
[0005]本专利技术提出一种防隔热材料，所述材料包括含有空心小球的热熔型酚醛树脂、有机无机纤维混编织物和气凝胶锥套内隔热层。
[0006]进一步地，所述防隔热材料由包括如下步骤制备而得：将含有空心小球的热熔型酚醛树脂涂覆于有机无机纤维混编织物上形成预浸料，将所得预浸料铺层成型后旋转缠缚于气凝胶锥套内隔热层而得。
[0007]进一步地，所述预浸料的厚度为0.5
‑
0.8mm；所述气凝胶锥套内隔热层的厚度为15～20mm；所述缠缚的厚度为18～25mm。
[0008]进一步地，所述空心小球为空心玻璃小球、空心酚醛小球中的至少一种；
[0009]所述热熔型酚醛树脂与空心小球的质量比为5:1。
[0010]进一步地，所述有机无机纤维混编织物包含有机纤维和无机纤维，其中，有机纤维与无机纤维的体积比为1∶1；
[0011]其中，所述有机纤维为芳纶类纤维；优选地，所述有机纤维为邻位芳纶纤维(1313)；
[0012]所述无机纤维为硅基纤维；优选地，所述无机纤维为高硅氧纤维、石英纤维中的至少一种。
[0013]进一步地，所述气凝胶锥套内隔热层为高硅氧毡气凝胶、二氧化硅气凝胶中的至少一种。
[0014]本专利技术还提出一种防隔热材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)将有机纤维、无机纤维横竖交替进行编织，制得有机无机纤维混编织物；
[0016](2)将空心小球加入热熔型酚醛树脂，制得混合物，将混合物涂覆到步骤(1)所得有机无机纤维混编织物上，制得预浸料；
[0017](3)使用气凝胶制备气凝胶锥套内隔热层；
[0018](4)将步骤(2)所得预浸料进行铺层成型，制得层压件；在步骤(3)所得气凝胶锥套内隔热层上旋转缠缚层压件，制得成型件；
[0019](5)将步骤(4)所得成型件加热、加压，进行固化，制得防隔热材料。
[0020]进一步地，步骤(2)中，所述热熔型酚醛树脂的粘度80℃下为500
‑
1500cps；
[0021]步骤(2)中，所述将空心小球加入热熔型酚醛树脂的温度、将混合物涂覆到有机无机纤维混编织物上的温度均为80℃。
[0022]进一步地，步骤(4)中，所述缠缚的张力为1～10kgf，缠缚的温度为60
‑
80℃。
[0023]进一步地，步骤(5)中，加热、加压具体为升温至100℃后保温1h后，加压至0.5
‑
0.8MPa，再升温至170℃；其中，升温的速率为30℃/h；
[0024]步骤(5)中，固化的时间为3
‑
6h。
[0025]本专利技术具有以下优势：
[0026]本专利技术提出的防隔热材料，通过引入空心小球以及有机纤维，有效降低了材料的密度及热导率。并且，在高速飞行过程的气动加热环境下，还可通过有机纤维的烧蚀分解，结合无机纤维的耐高温烧蚀性能，保证材料的耐烧蚀能力。
[0027]另外，本专利技术可以根据工艺要求，通过改变层压件的厚度，调控材料的密度，实现了材料密度和导热系数可根据工艺需求可控选择的特点。
具体实施方式
[0028]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0029]以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。所用方法为常规方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0030]本专利技术一实施例提出一种防隔热材料，所述材料包括含有空心小球的热熔型酚醛树脂、有机无机纤维混编织物和气凝胶锥套内隔热层。
[0031]优选的，所述防隔热材料由包括如下步骤制备而得：将含有空心小球的热熔型酚醛树脂涂覆于有机无机纤维混编织物上形成预浸料，将所得预浸料铺层成型后旋转缠缚于气凝胶锥套内隔热层而得。
[0032]本专利技术实施例提出的防隔热材料，通过引入空心小球以及有机纤维，有效降低了材料的密度及热导率。并且，在高速飞行的气动加热环境下，还可通过有机纤维的烧蚀分解，结合无机纤维的耐高温烧蚀性能，保证材料的耐烧蚀能力。
[0033]具体而言，
[0034]本专利技术实施例在防热增强体混编织物中加入有机纤维，降低传统无机硅基纤维的
密度和热导率，在高速飞行过程的气动加热环境下，通过有机纤维的烧蚀分解，结合无机纤维的力学机械性能和耐高温烧蚀性能，保证了材料的烧蚀散热和抗冲刷维形能力，为进一步提升飞行器的飞行速度和飞行距离提供了技术保障。
[0035]本专利技术实施例通过引入有机纤维和空心玻璃或酚醛小球，使得材料密度较传统无机硅基纤维降低了一半，既保证了优良的隔热效果，又降低了整体材料的低密度。同时，采用气凝胶锥套内隔热层，进一步降低了材料的密度，应用于防热耐冲刷层时，实现了长时间隔热和轻质的效益。
[0036]本专利技术实施例提出的防隔热材料适用于高热焓、高气动剪切的防热要求，又能在低热流，长时间飞行条件下具有隔热性能。
[0037]进一步的，所述预浸料的厚度为0.5
‑
0.8mm；所述气凝胶锥套内隔热层的厚度为15～20mm；所述缠缚的厚度为18～25mm。
[0038]进一步的，空心小球为空心玻璃小球、空心酚醛小球中的至少一种。空心小球的添加，可有效降低材料的密度，实现材料密度和导热系数的可控选择。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防隔热材料，其特征在于，所述材料包括含有空心小球的热熔型酚醛树脂、有机无机纤维混编织物和气凝胶锥套内隔热层。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述防隔热材料由包括如下步骤制备而得：将含有空心小球的热熔型酚醛树脂涂覆于有机无机纤维混编织物上形成预浸料，将所得预浸料铺层成型后旋转缠缚于气凝胶锥套内隔热层而得。3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述预浸料的厚度为0.5
‑
0.8mm；所述气凝胶锥套内隔热层的厚度为15～20mm；所述缠缚的厚度为18～25mm。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述空心小球为空心玻璃小球、空心酚醛小球中的至少一种；所述热熔型酚醛树脂与空心小球的质量比为5:1。5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述有机无机纤维混编织物包含有机纤维和无机纤维，其中，有机纤维与无机纤维的体积比为1∶1；其中，所述有机纤维为芳纶类纤维；优选地，所述有机纤维为邻位芳纶纤维；所述无机纤维为硅基纤维；优选地，所述无机纤维为高硅氧纤维、石英纤维中的至少一种。6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述气凝胶锥套内隔热层为高硅氧毡气凝胶、二氧化硅气凝胶中的至少一种。7.一种防隔热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶超挺，
申请(专利权)人：山东桐强防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：