包含气凝胶层的耐高温的隔热层合体制造技术

本公开内容包含高温、隔热层合体。一些层合体具有前表面、后表面、一个或多于一个热分散层，每个热分散层包含至少90重量％的：熔点为至少1300℃并且热导率为至少15W/Km的金属；或石墨，以及一个或多于一个耦接至热分散层的隔热层，隔热层各自包含聚合物气凝胶层，其中所述前表面的至少大部分由热分散层中的一个限定。限定。限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含气凝胶层的耐高温的隔热层合体
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月15日提交的美国临时申请第63/025953号的优先权，其全部内容并入本文而无需免责声明。
[0003]专利技术背景
专利

[0004]本专利技术一般涉及用于高温(例如，1000℃以及高于1000℃)环境的隔热材料，并且更具体地但不限于，涉及柔性(例如，能够设置成卷)和/或薄(例如，厚度为6千分之一英寸(密耳)至125密耳)的这种材料。
[0005]B.相关技术说明
[0006]通常希望保护组件免受高温环境的影响和/或隔离高温环境。传统上，使用基于陶瓷纤维的材料，诸如包括玻璃纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维等的材料，其可以设置在高温环境内的组件周围，用作应对高温环境的衬里等。然而，这种材料可能相对易碎、无弹性，并且容易破裂，这些降低其有效性。

技术实现思路

[0007]气凝胶是另一种可用于隔热的材料，与如上述那些的材料相比，气凝胶是相对柔性的。但是当气凝胶暴露在高温(例如，1000℃或高于1000℃)环境中时，如暴露在火焰中，气凝胶可能会燃烧或炭化，从而缩短其使用寿命。然而，一些本专利技术的层合体允许在这种高温环境中使用一个或多于一个气凝胶层作为隔热层，至少通过包含一个或多于一个热分散层来实现，每个热分散层包含可帮助气凝胶层屏蔽高温环境的耐高温和导热材料。例如，这种热分散层可以通过将来自环境的热量沿层合体扩散来减缓沿着气凝胶层的热点的发展以及伴随而来的气凝胶层的燃烧或炭化。合适的耐高温和导热材料可以是，例如，石墨或具有以下特性的金属：(1)至少1300℃的熔点(例如，至少1600℃、至少1900℃、至少2200℃、至少2400℃、至少2700℃、至少3000℃或至少3300℃)；和(2)至少15W/Km的热导率(例如，至少30W/Km、至少40W/Km、至少50W/Km、至少75W/Km、至少100W/Km、至少125W/Km、至少150W/Km或至少175W/Km)。
[0008]一些本专利技术的层合体也可以是相对薄的，从而提高它们的可用性。为了说明，在一些层合体中，每个热分散层的厚度为1.0密耳至10.0密耳(例如，1.0密耳至5.0密耳或大约2.0密耳)，并且每个气凝胶层的厚度为1.5密耳至800密耳(例如，1.5密耳至400密耳、1.5密耳至200密耳、1.5密耳至80密耳、1.5密耳至40密耳、1.5密耳至20密耳，1.5密耳至10密耳、1.5密耳至7.0密耳、3.0密耳至7.0密耳、大约6.5密耳或大约5.0密耳)。为了进一步说明，这种层合体的总厚度可以为6.0密耳至150密耳(例如，6.0密耳至75密耳，6.0密耳至50密耳，或者6.0密耳至25密耳)。在一些层合体中，每个气凝胶层的热导率可以为0.001W/mK至0.5W/mK、0.005W/mK至0.2W/mK、0.01W/mK至0.1W/mK、0.01W/mK至0.5W/mK或大约0.03W/mK，该热导率根据ASTM C518
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10使用Netzsch HFM 436/3/1ELamda测量，即使用热流计装置测
量通过平板试样的稳态热传导特性。
[0009]为了进一步提高它们的可用性，一些本专利技术的层合体可以是相对柔性的。例如，一些层合体能够设置成内径小于10cm或等于10cm(例如，小于8cm或等于8cm、小于5cm或等于5cm、小于4cm或等于4cm、小于2cm或等于2cm或小于1cm或等于1cm)的卷，而不会造成永久变形。这种柔性——即使没有达到本实例的水平——可以通过层合体的热分散层、气凝胶层和其他(如果存在)层的材料和/或那些层(例如，上述的那些层)的相对小的厚度来提供。
[0010]一些本专利技术的层合体包含：前表面、后表面、一个或多于一个热分散层，每个热分散层包含至少90重量％的：熔点为至少1300℃且热导率为至少15W/Km的金属；或石墨，以及耦接至热分散层的一个或多于一个隔热层，其中至少大部分前表面由热分散层中的一个限定。在一些层合体中，热分散层包含两个或多于两个热分散层，层合体的至少大部分前表面由热分散层中的第一热分散层限定，并且层合体的至少大部分后表面由热分散层中的第二热分散层限定。在一些层合体中，隔热层包含两个或多于两个隔热层，并且隔热层中相邻的隔热层之间未设置热分散层。
[0011]在一些层合体中，热分散层中的至少一个包含至少90重量％的金属。在一些层合体中，金属的熔点为至少1600℃、至少1900℃、至少2200℃、至少2400℃、至少2700℃、至少3000℃或至少3300℃。在一些层合体中，金属的熔点低于3800℃或低于3600℃。在一些层合体中，金属的热导率大于15W/Km、大于30W/Km、大于40W/Km、大于50W/Km、大于75W/Km、大于100W/Km、大于125W/Km、大于150W/Km或大于175W/Km。在一些层合体中，金属的热导率小于200W/Km。在一些层合体中，金属包括钼、钨、铼、钽、铌、不锈钢、或其合金。
[0012]在一些层合体中，热分散层中的至少一个包含至少90重量％的石墨。
[0013]在一些层合体中，热分散层中的至少一个的厚度为1.0密耳至10.0密耳或1.0密耳至5.0密耳。在一些层合体中，热分散层中的至少一个的厚度为大约2.0密耳。
[0014]在一些方面，隔热层中的至少一个可以包含多孔材料。在一些方面，隔热层各自可以独立地包含多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是开孔型多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是闭孔型多孔材料。在某些方面，多孔材料可以是泡沫。在某些方面，泡沫可以是有机泡沫或聚硅氧烷泡沫。有机泡沫的非限制性实例可以包括聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、(甲基)丙烯酸聚合物泡沫、聚酰胺泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚芳酰胺泡沫、聚脲泡沫、聚酯泡沫、聚烯烃泡沫(诸如聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫等)、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫、聚对苯二甲酸丁二醇酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚乙酸乙烯酯泡沫、乙烯乙烯醇(EVOH)泡沫、乙烯
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乙酸乙烯酯(EVA)泡沫、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫、聚丙烯酸酯泡沫、聚碳酸酯泡沫、聚砜类泡沫或合成橡胶泡沫，或其任意组合。在某些方面，泡沫可以是聚氨酯泡沫。在某些方面，多孔材料可以是气凝胶。在一些层合体中，隔热层各自可以包含聚合物气凝胶层。在一些层合体中，对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含开孔结构。在一些层合体中，对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含微孔、介孔和/或大孔。在一些层合体中，对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层具有孔体积，并且孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由微孔组成。在一些层合体中，对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层具有孔体积，并且孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由介孔组成。在一些层合体中，对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层具有孔体积，并且孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种层合体，其包含：前表面；后表面；一个或多于一个热分散层，热分散层各自包含至少90重量％的：金属，其具有：至少1300℃的熔点；和至少15W/Km的热导率；或者石墨；和一个或多于一个耦接至热分散层的隔热层，隔热层各自包含聚合物气凝胶层；其中前表面的至少大部分由热分散层中的一个限定。2.根据权利要求1所述的层合体，其中：热分散层包含两个或多于两个热分散层；层合体前表面的至少大部分由热分散层中的第一热分散层限定；和层合体后表面的至少大部分由热分散层中的第二热分散层限定。3.根据权利要求1或2所述的层合体，其中热分散层中的至少一个包含至少90重量％的金属。4.根据权利要求3所述的层合体，其中金属包括钼、钨、铼、钽、铌、不锈钢、或其合金。5.根据权利要求3或4所述的层合体，其中金属的熔点为至少1600℃、至少1900℃、至少2200℃、至少2400℃、至少2700℃、至少3000℃或至少3300℃。6.根据权利要求3至5中任一项所述的层合体，其中金属的熔点为小于3800℃或小于3600℃。7.根据权利要求3至6中任一项所述的层合体，其中金属的热导率为大于15W/Km、大于30W/Km、大于40W/Km、大于50W/Km、大于75W/Km、大于100W/Km、大于125W/Km、大于150W/Km或大于175W/Km。8.根据权利要求3至7中任一项所述的层合体，其中金属的热导率为小于200W/Km。9.根据权利要求1至8中任一项所述的层合体，其中热分散层中的至少一个包含至少90重量％的石墨。10.根据权利要求1至9中任一项所述的层合体，其中热分散层中的至少一个的厚度为1.0密耳至10.0密耳或1.0密耳至5.0密耳。11.根据权利要求10所述的层合体，其中热分散层中的至少一个的厚度为大约2.0密耳。12.根据权利要求1至11中任一项所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含开孔结构。13.根据权利要求1至12中任一项所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层包含微孔、介孔和/或大孔。14.根据权利要求13所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由微孔组成。15.根据权利要求13所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个：
聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由介孔组成。16.根据权利要求13所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由大孔组成。17.根据权利要求13所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个：聚合物气凝胶层具有孔体积；和孔体积的至少10％、至少50％、至少75％或至少95％由微孔和/或介孔组成。18.根据权利要求1至12中任一项所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层的平均孔直径为2.0nm至50nm。19.根据权利要求1至12中任一项所述的层合体，其中对于隔热层中的至少一个，聚合物气凝胶层的平均孔直径为50nm至5000nm。20.根据权利要求19所述的层合体，其中平均孔直径为100nm至800nm、100nm至500nm、150nm至400nm、200nm至300nm或225nm至275nm。21.根据权利要求1至20中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉维诺，
申请(专利权)人：蓝移材料有限公司，
类型：发明
国别省市：