[发明专利]一种蒙脱土改性炭泡沫复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于炭泡沫材料制备领域，尤其涉及一种蒙脱土改性炭泡沫复合材料制备方法。

背景技术

炭泡沫具有密度低、热膨胀系数低、耐热冲击性好、尺寸稳定性好,在无氧条件下可加热到3000℃而不熔化或软化,热导率既可低至1W/(m·K)以下亦可高达150W/(m·K)以上等诸多优良特质,已应用于航空、航天航海等军事部门及民用商业领域,如星载望远镜镜面基体、燃料电池、舰船甲板、吸波或电磁屏蔽材料、国家导弹防御体系中的热量转移和热保护系统等方面。

目前炭泡沫的制备方法主要有两种:一种是采用煤基沥青或中间相沥青为前驱体发泡,经炭化、石墨化得到炭泡沫,这种炭泡沫石墨化程度高,呈现孔均匀分布的立体网状结构,并具有高的热导率;另一种是先以酚醛树脂为原料的中空细微颗粒经黏合制得树脂前驱体,再经炭化后得到炭泡沫，这种树脂炭泡沫热导率低,作为航空航天领域高速飞行器热防护系统中的隔热材料。但是其力学性能较低,无法满足苛刻的服役环境。为此,近几年各国学者关注于提高其力学性能的研究，如在树脂基炭泡沫材料中引入钛酸钾晶须增强相,所制炭泡沫复合材料的压缩强度有所增加,热导率降低，或者将炭纤维掺杂到酚醛树脂中,制备出不同炭纤维含量的炭泡沫复合材料,其力学性能得到了一定提高，尽管如此,该材料的压缩强度仍不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔隙率低、压缩强度高、热导率低的蒙脱土改性炭泡沫复合材料制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种蒙脱土改性炭泡沫复合材料制备方法，按甲醛:苯酚=1.2-1.6的摩尔比,将甲醛和苯酚加入到三口烧瓶中,同时加入NaOH作为催化剂,水浴加热至70-100℃,反应5h停止加热,得到热固性酚醛树脂，将酚醛树脂与BJO-0930酚醛微球混合，微球的体积分数为70%,再加入蒙脱土,蒙脱土的质量分数为5%，然后填充至模具中模压成型，升温至150℃固化10h,得到前驱体酚醛泡沫，将酚醛泡沫试样放入真空炭化炉中,在Ar气保护下进行800℃炭化处理,得到炭泡沫材料。

本发明具有如下有益效果：

该方法制备得到的蒙脱土改性炭泡沫复合材料基体相与微球相结合紧密,孔隙率低，压缩强度提高到25.54MPa，热导率也明显降低,800℃下的热导率降为0.588W/(m·K)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

具体实施例：按甲醛:苯酚=1.2-1.6的摩尔比,将甲醛和苯酚加入到三口烧瓶中,同时加入NaOH作为催化剂,水浴加热至70-100℃,反应5h停止加热,得到热固性酚醛树脂，将酚醛树脂与BJO-0930酚醛微球混合，微球的体积分数为70%,再加入蒙脱土,蒙脱土的质量分数为5%，然后填充至模具中模压成型，升温至150℃固化10h,得到前驱体酚醛泡沫，将酚醛泡沫试样放入真空炭化炉中,在Ar气保护下进行800℃炭化处理,得到炭泡沫材料。

对制备得到的蒙脱土改性炭泡沫复合材料进行显微观察，发现其基体相与微球相结合紧密,孔隙率低，对其进行性能测试，发现其压缩强度为25.54MPa，热导率为0.588W/(m·K)。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。