一种筒体复合层材料、复合筒体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种筒体复合层材料、复合筒体及其制备方法，其包括由内而外依次布置的热疏导层、梯度隔热层和结构层；热疏导层为各向异性导热材料，沿筒体轴向热导率在200W/m

【技术实现步骤摘要】
一种筒体复合层材料、复合筒体及其制备方法


[0001]本专利技术属于筒体隔热材料
，尤其涉及一种筒体复合层材料、复合筒体及其制备方法。

技术介绍

[0002]需要在贮存、运输状态进行隔热保温及使用时承受瞬时热流冲击的物品、设备常用具有隔热保温及热防护功能的复合筒体。现有技术的复合筒体一般采用两种结构形式，一种为筒体采用金属(钛、铝、钢等)内衬与纤维缠绕的复合材料结构层；另一种为在纤维缠绕筒体内壁设置隔热涂料或绝热橡胶作为热防护和隔热层。
[0003]采用第一种方案的复合筒体，虽然具有较高的抗烧蚀性和密封性，但金属材料的添加大大增加了结构重量，影响了复合筒体的使用，且由于金属内衬层的热桥效应，使复合筒体沿壁厚方向的热传导速度加快，加大了对结构层的热损伤，容易导致分层或开裂，此外，经过多次重复使用后金属材料腐蚀严重更换困难，导致该类型复合筒体不能多次使用，大大提高了使用成本。采用第二种方案，隔热涂料或绝热橡胶与基体的粘接强度较低，施工复杂，不能很好地疏导热量，使用后需及时更换。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种筒体复合层材料、复合筒体及其制备方法，以更好的疏导热量、避免对结构层的损伤，提高重复使用率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种筒体复合层材料，所述复合层材料包括由内而外依次布置的热疏导层、梯度隔热层和结构层；
[0007]所述热疏导层为各向异性导热材料，沿筒体轴向热导率在200W/m
·
K以上，沿筒体壁厚方向热导率在1W/m
·
K以下；
[0008]所述梯度隔热层沿筒体轴向的热导率呈梯度变化，筒底至筒口热导率升高。
[0009]作为进一步的改进，所述热疏导层包括纤维和树脂，其中纤维包括中间相沥青基碳纤维和高强纤维的组合，所述中间相沥青基碳纤维沿筒体轴向布置，所述高强纤维沿筒体环向布置。
[0010]作为进一步的改进，所述中间相沥青基碳纤维和高强纤维的体积比为2:1～4:1。
[0011]作为进一步的改进，所述中间相沥青基碳纤维热导率为500～1000W/m
·
K。
[0012]作为进一步的改进，所述梯度隔热层包括热导率为0.005～0.03W/m
·
K的气凝胶针刺毡和真空灌注树脂。
[0013]作为进一步的改进，通过调节气凝胶针刺毡沿筒体轴向的体积密度，控制梯度隔热层的热导率，使筒底至筒口热导率升高。
[0014]作为进一步的改进，所述气凝胶针刺毡的体积密度为80～200kg/m3，筒底至筒口
体积密度增大。
[0015]作为进一步的改进，所述复合层材料各层均由树脂基复合材料构成。
[0016]本专利技术还提供一种复合筒体，所述复合筒体所述的复合层材料。
[0017]本专利技术还提供一种复合筒体的制备方法，包括：采用预浸料热压法制备所述热疏导层，采用真空灌注法制备所述梯度隔热层，采用纤维缠绕法制备所述结构层，在各层之间依次设置胶粘剂层。
[0018]本专利技术通过导热隔热材料的合理使用，提高了复合筒体的热管理能力和承载能力，使筒体能承受不均匀的热流冲击，达到多次重复使用的目的。
[0019]具体来说，本专利技术的有益效果为：
[0020]1、采用各向异性热疏导层使复合筒体的传热具有方向性，形成沿筒体轴向的热扩散通道，而沿厚度方向的传热速度慢，在增加了防热效果的同时降低了筒体外部各层的温度，避免对结构层的损伤。
[0021]2、采用梯度隔热层适用于筒壁不同的热流分布，使结构层的温度分布更均匀，减小了复合筒体的热变形。
[0022]3、采用非金属材料组合制备的复合筒体大大减轻了结构重量，并且强度可设计。
[0023]4、本专利技术提供的防热承载一体化复合筒体在贮存、运输状态对筒体内部件进行隔热保温，在高温高压工作状态下对筒体进行热疏导和对筒体承载结构层进行隔热防护，具有多次重复使用的特点，提高筒体的使用寿命。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术一个具体实施例的筒体复合层的结构示意图。
[0026]其中：1、热疏导层；3、梯度隔热层；5、结构层；7、胶粘剂层。
具体实施方式
[0027]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0028]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0029]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0030]如图1，本专利技术的筒体复合层材料包括由内而外依次布置的热疏导层1、梯度隔热层3和结构层5。各层均由树脂基复合材料构成。各层之间依次设置胶粘剂层7。
[0031]热疏导层
[0032]热疏导层1为各向异性导热材料，沿筒体轴向热导率优选为200～400W/m
·
K，沿筒
体壁厚方向热导率优选为0.2～1W/m
·
K。采用各向异性热疏导层使复合筒体的传热具有方向性，在筒壁形成沿筒体轴向的热扩散通道，而沿厚度方向的传热速度慢，使筒体工作状态下由高温高压作用产生的热流沿筒壁轴向得到疏导，以快速降低筒壁表面温度，防止筒体过度烧蚀，在增加了防热效果的同时降低了筒体外部各层的温度，保证了结构层较低的温度，避免对结构层的热损伤。
[0033]在一个具体实施例中，所述热疏导层1的厚度为0.5～2mm。
[0034]热疏导层1包括纤维和树脂，树脂含量优选为20～25wt％。
[0035]在一个具体实施例中，热疏导层1的纤维包括中间相沥青基碳纤维和高强纤维的组合，所述中间相沥青基碳纤维和高强纤维的体积比优选为2:1～4:1，所述中间相沥青基碳纤维沿筒体轴向布置，所述高强纤维沿筒体环向布置，从而形成上述的各向异性导热材料，达到所需的不同方向的热导率。所述中间相沥青基碳纤维的热导率优选为500～1000W/m
·
K。所述高强纤维包括高强碳纤维、高模碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的任意一种或几种的组合。优选所述高强纤维的0
°
拉伸强度大于3GPa。
[0036]在一个具体实施例中，热疏导层1的树脂包括改性酚醛树脂。
[0037]梯度隔热层
[0038]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种筒体复合层材料，其特征在于，所述复合层材料包括由内而外依次布置的热疏导层、梯度隔热层和结构层；所述热疏导层为各向异性导热材料，沿筒体轴向热导率在200W/m
·
K以上，沿筒体壁厚方向热导率在1W/m
·
K以下；所述梯度隔热层沿筒体轴向的热导率呈梯度变化，筒底至筒口热导率升高。2.根据权利要求1所述的筒体复合层材料，其特征在于，所述热疏导层包括纤维和树脂，其中纤维包括中间相沥青基碳纤维和高强纤维的组合，所述中间相沥青基碳纤维沿筒体轴向布置，所述高强纤维沿筒体环向布置。3.根据权利要求2所述的筒体复合层材料，其特征在于，所述中间相沥青基碳纤维和高强纤维的体积比为2:1～4:1。4.根据权利要求2所述的筒体复合层材料，其特征在于，所述中间相沥青基碳纤维热导率为500～1000W/m
·
K。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玲，李义，张良，
申请(专利权)人：中联恒通动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：