一种非烧蚀型定向热疏导复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种非烧蚀型定向热疏导复合材料及其制备方法，属于热防护材料技术领域，非烧蚀型定向热疏导复合材料的制备方法制备方法包括如下步骤：S1.将酚醛树脂、催化剂和溶剂混合，得到前驱体溶液；S2.将定向热疏导骨架材料置于前驱体溶液中进行真空浸渍、溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种非烧蚀型定向热疏导复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于热防护材料
，特别涉及一种非烧蚀型定向热疏导复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，热防护领域现有的非烧蚀型防隔热材料在内部各个方向均具有低导热的特点，不能将局部产生的高温迅速疏导到其它低温区，实现热量均质化。导致隔热效率低，且易产生尖锐奇点。因此，急需提供一种能快速将局部产生的高温疏导到其它低温区，且具有高隔热效率的热防护材料，以此在保证隔热安全的前提下，提高热防护材料的使用温度，使其能满足更苛刻的应用场景需求。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种非烧蚀型定向热疏导复合材料及其制备方法，本专利技术提供的非烧蚀型定向热疏导复合材料沿垂直面内方向具有隔热性，沿面内方向具有高导热性，可将局部产生的高温迅速疏导到其它低温区，实现热量均质化，可有效防止局部温度过高的现象，从而提高材料的使用温度，且能大幅提高热防护材料的隔热效率。
[0004]本专利技术在第一方面提供了一种非烧蚀型定向热疏导复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0005]S1.将酚醛树脂、催化剂和溶剂混合，得到前驱体溶液；
[0006]S2.将定向热疏导骨架材料置于前驱体溶液中进行真空浸渍、溶胶
‑
凝胶反应、干燥、碳化处理，得到所述非烧蚀型定向热疏导复合材料；
[0007]所述定向热疏导骨架材料由交替排列的至少一层隔热纤维层和导热纤维层。/>[0008]优选地，所述酚醛树脂和催化剂质量占所述前驱体溶液质量的15～25％；优选的是，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂；所述催化剂为六亚甲基四胺。
[0009]优选地，所述酚醛树脂与催化剂的质量比为(5～8):1。
[0010]优选地，所述定向热疏导骨架材料由交替排列的隔热纤维层和导热纤维层经一体式固化、热处理得到；
[0011]优选的是，所述定向热疏导骨架材料中隔热纤维层比所述导热纤维层多一层。
[0012]优选地，所述隔热纤维层包含粘胶基碳纤维和酚醛树脂；优选的是，所述粘胶基碳纤维和酚醛树脂的质量比为1:1。
[0013]优选地，所述导热纤维层包含高导热碳纤维和酚醛树脂；优选的是，所述高导热碳纤维和酚醛树脂的质量比为1:1。
[0014]优选地，所述定向热疏导骨架材料中导热纤维层的层数为1～4；优选的是，单层所述导热纤维层的厚度为1～4mm。
[0015]优选地，所述真空浸渍的时间为24～36h；和/或
[0016]所述溶胶
‑
凝胶反应的温度为75～85℃(例如，可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃)，时间为48～52h(例如，可以为48h、49h、50h、51h或52h)。
[0017]优选地，所述碳化处理为在保护气氛中，以2℃/min的升温速率升至800～1000℃，并保温2～3h。
[0018]本专利技术在第二方面提供了一种非烧蚀型定向热疏导复合材料，采用第一方面所述的制备方法制备得到。
[0019]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果
[0020]本专利技术将通过浸渍前驱体溶液的方式，先将酚醛气凝胶与包括交替排列隔热纤维层和导热纤维层的定向热疏导骨架材料中，然后经碳化处理，将碳气凝胶引入包括交替排列隔热纤维层和导热纤维层的定向热疏导骨架材料中，得到具有隔热层和导热层的非烧蚀型非烧蚀型定向热疏导复合材料，该非烧蚀型非烧蚀型定向热疏导复合材料沿垂直面内方向具有隔热性，沿面内方向具有高导热性，可将局部产生的高温迅速疏导到其它低温区，实现热量均质化，可有效防止局部温度过高现象，从而提高材料的使用温度，且能大幅提高热防护材料的隔热效率。
附图说明
[0021]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。
[0022]图1是本专利技术提供的非烧蚀型定向热疏导复合材料的实物图；
[0023]图2是本专利技术实施1
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4的和对比例1提供的非烧蚀型定向热疏导复合材料红外成像图；
[0024]图3是本专利技术对比例2
‑
6提供的非烧蚀型定向热疏导复合材料红外成像图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中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。
[0026]本专利技术在第一方面提供了一种非烧蚀型定向热疏导复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0027]S1.将酚醛树脂、催化剂和溶剂混合，得到前驱体溶液；
[0028]S2.将定向热疏导骨架材料置于前驱体溶液中进行真空浸渍、溶胶
‑
凝胶反应、干燥、碳化处理，得到所述非烧蚀型定向热疏导复合材料；
[0029]所述定向热疏导骨架材料由交替排列的至少一层隔热纤维层和导热纤维层。
[0030]本专利技术将通过浸渍前驱体溶液的方式，先将酚醛气凝胶与包括交替排列隔热纤维层和导热纤维层的定向热疏导骨架材料中，然后经碳化处理，将碳气凝胶引入包括交替排
列隔热纤维层和导热纤维层的定向热疏导骨架材料中，得到具有隔热层和导热层的非烧蚀型非烧蚀型定向热疏导复合材料，该非烧蚀型非烧蚀型定向热疏导复合材料沿垂直面内方向具有隔热性，沿面内方向具有高导热性，可将局部产生的高温迅速疏导到其它低温区，实现热量均质化，可有效防止局部温度过高现象，从而提高材料的使用温度，且能大幅提高热防护材料的隔热效率。
[0031]碳气凝胶因具有耐超高温和低辐射热导率的优点，在无氧环境中可以承受高达3000℃的高温，是一种优良的航空航天应用耐高温隔热材料；然而，碳气凝胶强度低、易碎，难以承受新型超高声速飞行器的强振动和快速热冲击等复杂恶劣的热环境，因此，本专利技术将碳气凝胶引入包括交替排列隔热纤维层和导热纤维层的定向热疏导骨架材料中以提高气凝胶材料的强度。
[0032]根据一些优选的实施方式，所述酚醛树脂和催化剂质量占所述前驱体溶液质量的15～25％(例如，可以为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％)；优选的是，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂；本专利技术热固性酚醛树脂采用陕西太航阻火聚合物有限公司的THC
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800，但不仅限于此型号，其他热固性酚醛树脂也可以；所述催化剂为六亚甲基四胺。
[0033]所述酚醛树脂与催化剂的质量比为(5～8):1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非烧蚀型定向热疏导复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1.将酚醛树脂、催化剂和溶剂混合，得到前驱体溶液；S2.将定向热疏导骨架材料置于前驱体溶液中进行真空浸渍、溶胶
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凝胶反应、干燥、碳化处理，得到所述非烧蚀型定向热疏导复合材料；所述定向热疏导骨架材料由交替排列的至少一层隔热纤维层和导热纤维层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂和催化剂质量占所述前驱体溶液质量的15～25％；优选的是，所述酚醛树脂为热固性酚醛树脂；所述催化剂为六亚甲基四胺。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂与催化剂的质量比为(5～8):1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述定向热疏导骨架材料由交替排列的隔热纤维层和导热纤维层经一体式固化、热处理得到；优选的是，所述定向热疏导骨架材料中隔热纤维层比所述导热纤维层多一层。5.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宝升，周子涵，王晨琪，曲立杰，陈雨，王泽龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：