【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隔热材料，具体涉及一种高含水隔热材料构件的制备方法及隔热材料构件。
技术介绍
1、目前传统的隔热材料往往依靠低热导率的陶瓷纤维或粉体颗粒形成微米级或纳米级微孔，虽然有效降低了声子格波传热和气体对流传热，但材料密度普遍较低，自身显热热容也不高，经过一段时间后就趋于稳态，无法进一步有效阻止热扩散，提升材料的长时隔热性能。为解决该难题，需要在保持材料的隔热能力的同时进一步提升隔热材料的吸热能力，通过相变、化学热分解等强吸热过程延长隔热材料的热平衡时间，提升其长时间的隔热效率。
2、以往的研究成果中虽有相关的技术方法，但主要集中在：1)利用纤维和孔隙结构改善其中的相变材料的温度均匀性、力学强度和提升相变潜热；2)利用隔热材料中的相变微胶囊的“固-液”相变或隔热材料自身的“固-固”相变来吸收一定量的热量；3)利用相变复合材料和高效隔热材料制作组合构件来实现隔热/吸热功能。所提及的材料存在相变潜热不足的缺点，同时吸热后难以继续高效隔热，难以适合高超声速飞行器高温、长时的工作需要，因而亟需寻找一种兼具高潜热主动吸热和高效被动隔热的一体化高效隔热材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种高含水隔热材料构件的制备方法及隔热材料构件，解决了传统单一隔热材料无法有效延长隔热时间的技术问题，本专利技术为一种兼具高潜热主动吸热和高效被动隔热的一体化高效隔热材料，具有广泛的应用前景。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：>
3、本专利技术高含水隔热材料构件使用过程中材料中的水凝胶吸收热量后气化带走大量热量，余下的介观微纳孔洞具备良好的隔热性能，可以实现吸热与隔热的协同工作。该材料可以显著提升隔热材料长时的隔热性能，延缓其热平衡时间，可用于航天飞机、返回舱等飞行器热防护材料。
4、一种高含水隔热材料构件的制备方法，包括：
5、将陶瓷纤维和烧结助剂分散于溶剂中，得到陶瓷纤维混合浆料；
6、将陶瓷纤维混合浆料进行抽滤，得到陶瓷纤维湿料；
7、将陶瓷纤维湿料压制成型，得到隔热材料湿坯；
8、将隔热材料湿坯进行干燥，得到隔热材料干坯；
9、将隔热材料干坯进行烧结，得到隔热材料骨架毛坯；
10、按照所需隔热材料构件形状和尺寸对隔热材料骨架毛坯进行机加工，得到隔热材料内芯骨架；
11、利用水凝胶对隔热材料内芯骨架进行真空浸渍，得到隔热材料内芯；
12、采用阻隔包覆膜对隔热材料内芯进行封装，得到隔热材料构件。
13、进一步的，陶瓷纤维为石英纤维、氧化铝纤维或莫来石纤维中的一种以上；
14、烧结助剂为氮化硼、氧化钛、氧化钙或氧化硼中的一种以上。
15、进一步的，水凝胶为氧化硅水凝胶、氧化铝水凝胶、黄原胶水凝胶、聚硅酸水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶或异丙基丙烯酰胺水凝胶的一种以上。
16、进一步的，将陶瓷纤维和烧结助剂分散于溶剂中时，所用溶剂为去离子水和无水乙醇的混合物；
17、将隔热材料干坯进行烧结时，烧结的条件为在1200℃～1500℃温度下进行2～12h的高温烧结。
18、进一步的，利用水凝胶对隔热材料内芯骨架进行真空浸渍时，真空浸渍压力为1kpa～10kpa，温度为30℃～50℃；
19、真空浸渍后使固态水凝胶进行老化，老化时间为5～10h。
20、进一步的，阻隔包覆膜为聚酰亚胺、聚氯乙烯或聚乙烯薄膜中的一种，厚度为0.1～0.3mm；
21、阻隔包覆膜的水蒸气透过率低于0.047kg/(m2·d)。
22、一种高含水隔热材料构件，采用上述制备方法得到，包括隔热材料内芯和包覆于隔热材料内芯外部的阻隔包覆膜；
23、隔热材料内芯包括隔热材料内芯骨架和填充于隔热材料内芯骨架中的固态水凝胶；
24、隔热材料内芯骨架所用原料包括陶瓷纤维和烧结助剂。
25、进一步的，以隔热材料内芯的质量百分比为100％，陶瓷纤维、烧结助剂和固态水凝胶的质量百分比如下：
26、陶瓷纤维：15％～75％；
27、烧结助剂：0.01％～10％；
28、固态水凝胶：15％～80％。
29、进一步的，隔热材料内芯的密度为0.4～1.2g/m3，隔热材料内芯的含水率≤80％，最大相变潜焓为1800kj/kg，平均孔隙率为25～30μm，比表面积0.3～0.4m2/g。
30、进一步的，高含水隔热材料构件吸热完成后室温热导率小于0.06w/(m·k)。
31、本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
32、(1)本专利技术创造性的提出一种高含水隔热材料构件，骨架具备均匀的微米级孔隙结构，具备较低的热导率和被动隔热性能，水凝胶采用水气化吸热，反应生成的水蒸气透过开孔的孔隙结构释放出隔热材料，剩余的细观结构仍保持微米级孔隙，具备较好的被动隔热性能；
33、(2)本专利技术所使用的水凝胶通过“固-气”转化过程来吸收外界热量，单位重量的吸热潜焓明显高出“液-气”相变、“固-液”相变、“固-固”晶型转化等吸热过程；
34、(3)本专利技术所使用的水凝胶组分可以根据所需吸热潜焓进行水分含量的调控，满足不同隔热条件的特殊需要；
35、(4)本专利技术的材料在真空环境下可以凭借自身水分蒸发进一步降低自身温度，实现低于环境温度的制冷效果；
36、(5)本专利技术的高吸水隔热材料吸热脱水后密度低，所需隔热层厚度小于单一隔热的纳米隔热材料，具备轻质高效隔热的特点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，陶瓷纤维为石英纤维、氧化铝纤维或莫来石纤维中的一种以上；
3.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，水凝胶为氧化硅水凝胶、氧化铝水凝胶、黄原胶水凝胶、聚硅酸水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶或异丙基丙烯酰胺水凝胶的一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，将陶瓷纤维和烧结助剂分散于溶剂中时，所用溶剂为去离子水和无水乙醇的混合物；
5.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，利用水凝胶对隔热材料内芯骨架进行真空浸渍时，真空浸渍压力为1kPa～10kPa，温度为30℃～50℃；
6.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，阻隔包覆膜为聚酰亚胺、聚氯乙烯或聚乙烯薄膜中的一种，厚度为0.1～0.3mm；
7.一种高含水隔热材料构件，其特征在于，采用权利要求1-6任一项
8.根据权利要求7所述的一种高含水隔热材料构件，其特征在于，以隔热材料内芯的质量百分比为100％，陶瓷纤维、烧结助剂和固态水凝胶的质量百分比如下：
9.根据权利要求7所述的一种高含水隔热材料构件，其特征在于，隔热材料内芯的密度为0.4～1.2g/m3，隔热材料内芯的含水率≤80％，最大相变潜焓为1800kJ/kg，平均孔隙率为25～30μm，比表面积0.3～0.4m2/g。
10.根据权利要求7所述的一种高含水隔热材料构件，其特征在于，高含水隔热材料构件吸热完成后室温热导率小于0.06W/(m·K)。
...【技术特征摘要】
1.一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，陶瓷纤维为石英纤维、氧化铝纤维或莫来石纤维中的一种以上；
3.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，水凝胶为氧化硅水凝胶、氧化铝水凝胶、黄原胶水凝胶、聚硅酸水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶或异丙基丙烯酰胺水凝胶的一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，将陶瓷纤维和烧结助剂分散于溶剂中时，所用溶剂为去离子水和无水乙醇的混合物；
5.根据权利要求1所述的一种高含水隔热材料构件的制备方法，其特征在于，利用水凝胶对隔热材料内芯骨架进行真空浸渍时，真空浸渍压力为1kpa～10kpa，温度为30℃～50℃；
6.根据权利要求1所述的一种高含水隔热...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，孙陈诚，吴文军，王俊山，李军平，魏赛，王晓艳，王晓婷，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。