[发明专利]一种轻质高效多层隔热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻质高效多层隔热材料及其制备方法。所述方法包括：(1)将纤维预制体浸渍溶胶，制得气凝胶复合材料；(2)用纤维布包裹缝合步骤(1)制得的气凝胶复合材料，得到隔热材料预制体；和(3)在步骤(2)得到的隔热材料预制体的表面粘接反射膜，制得轻质高效多层隔热材料。本发明还提供了由本发明所述的制备方法制得的轻质高效多层隔热材料，该材料可在室温～500℃对目标结构实施高效隔热防护。本发明的制备工艺简单、成本低，有望在航空航天中低温隔热及民用隔热领域得到推广应用。

技术领域

本发明涉及隔热材料技术领域，尤其涉及一种轻质高效多层隔热材料及其制备方法。

背景技术

气凝胶是目前发现的最高效隔热材料，在建筑、冶金、航空航天等领域都获得了重要应用，针对航空航天对隔热材料耐高温的需求，应用于航空航天的气凝胶侧重于耐高温性能的研究和开发，比如，耐1000度、1100度、1200度气凝胶的研究与应用，但是耐温性的提高意味着需要使用更优质的原材料和更苛刻的工艺，随之而来的是成本的增加，航空航天注重质量过于成本的理念在民用领域是不适用的，气凝胶的高成本限制了其在民用领域的应用。而目前针对民用领域研究和开发的气凝胶材料则存在隔热性能较差的问题。如何兼顾成本与隔热性能是气凝胶进一步推广使用的关键。

热量传递的方式主要有三种：热传导、热对流和热辐射。研究表明，当温度达到300℃以上的时候，辐射传热对热量传递的贡献逐渐显著，所以随着温度的升高，气凝胶材料的导热系数会增大，隔热性能下降，温度越高，隔热性能下降越明显。所以抑制高温下热辐射是提高气凝胶材料隔热性能的关键。传统的方法是在材料内部添加抗辐射剂或者在材料表面制备抗辐射涂层来抑制高温热辐射。但都存在工艺复杂、成本较高等诸多问题。

鉴于此，非常有必要提供一种新型的轻质高效多层隔热材料及其制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明以航空航天中低温以及民用领域低成本高效隔热需求为背景，针对室温～500℃的使用环境，提供了一种轻质高效多层隔热材料及其制备方法。

本发明在第一方面提供了一种轻质高效多层隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将纤维预制体浸渍溶胶，制得气凝胶复合材料；

(2)用纤维布包裹缝合步骤(1)制得的气凝胶复合材料，得到隔热材料预制体；和

(3)在步骤(2)得到的隔热材料预制体的表面粘接反射膜，制得轻质高效多层隔热材料。

优选地，步骤(1)包括如下子步骤：

(a)利用溶胶前驱体浸渍纤维预制体，得到浸渍体；和

(b)将步骤(a)得到的浸渍体依次进行室温老化步骤、溶剂置换步骤和超临界干燥步骤，由此制得所述气凝胶复合材料。

优选地，所述反射膜为聚合物镀金属膜或陶瓷膜；优选的是，所述反射膜为聚酯镀金属膜或聚酰亚胺镀金属膜；和/或在步骤(3)中，采用硅橡胶胶粘剂将所述反射膜粘接于所述隔热材料预制体的表面；优选的是，所用硅橡胶胶粘剂为室温硫化硅橡胶胶粘剂。

优选地，所述纤维预制体由选自由玻璃纤维、高硅氧纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维和莫来石纤维组成的组的纤维制成；优选的是，所述纤维预制体由选自由玻璃纤维、高硅氧纤维和玄武岩纤维组成的组的纤维制成。

优选地，在步骤(a)中，所述溶胶前驱体为含有硅酸酯、溶剂、水和催化剂的胶液或所述溶胶前驱体为含有硅溶胶和催化剂的胶液；和/或在步骤(a)中，所述浸渍为常温常压浸渍；和/或在步骤(b)中，所述室温老化的时间为12～48h；和/或在步骤(b)中，所用溶剂置换的溶剂为乙醇，每次所述溶剂置换的时间为1～3天，所述溶剂置换的次数为2～4次；和/或在步骤(b)中，所用超临界干燥的干燥介质为CO₂。