[发明专利]一种隔热材料的防潮处理方法及其应用

说明书

本发明提供了一种隔热材料的防潮处理方法，包括：在室温和常压向隔热材料引入活化试剂；向隔热材料引入催化剂；利用硅氧烷类试剂在室温和常压下对隔热材料进行处理；在原位条件下利用气氛流对隔热材料进行通风处理。本发明还涉及由所述方法制得的隔热材料、包括隔热处理的热防护构件、包括热防护构件的热防护系统以及隔热材料或热防护构件在组建热防护系统中的应用。所述方法可在室温和常压且无腐蚀的情况下重复进行原位在线防潮处理，所得材料的整体增重量和吸湿率低，基本热物性能变化小，可以实现对隔热材料的快速多次重复疏水，大幅延长及拓展高性能隔热材料的使用寿命和适用场景。

技术领域

本发明涉及一种隔热材料的防潮处理方法，属于热防护技术领域。

背景技术

由于以气凝胶、陶瓷瓦、纤维毡为代表的多孔隔热材料具有耐高温、轻质、隔热性能优异、性能稳定等诸多优点，因此目前已在国内外航空、航天、深空探测以及民用隔热保温领域被广泛应用。但是，这类材料的孔隙率高达85％以上，内部孔结构丰富，材料比表面积大，表面羟基丰富，使得这类材料具有很强的吸湿性，若不做防潮处理，在长期储存或使用的过程中受空气中潮气、雾气或雨水等的影响会导致材料孔结构中富集大量水分，使材料结构逐渐老化破坏，并最终影响材料使用寿命。因此，这类材料在交付使用前往往需要进行防潮处理。但是，目前的防潮技术，并不能很好的保证材料在装配后，作为热防护系统在多次重复使用过程中仍然能够持续保持良好的防潮性能。

在已知的报道中，这类材料的防潮处理主要通过以下几种方式来实现：(1)通过采用氯硅烷或多烷基二硅氮烷等高活性试剂作为改性剂，将材料在制备阶段置于惰性溶剂中加入改性剂进行改性，可实现材料的防潮处理(参见CN107337424A，名称为一种纤维增强二氧化硅气凝胶的制备方法)。(2)通过前驱体与含疏水基团硅氧烷(例如甲基三甲氧基硅烷)共凝胶或直接采用含疏水基团前驱体进行制备实现疏水化改性。该方法所形成的气凝胶表面会含有大量疏水基团，从而可实现疏水改性(参见CN106745004A,名称为一种低成本快速制备疏水二氧化硅气凝胶的方法)。(3)利用三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、三甲基甲氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷等试剂，通过真空环境下气相加热的方式对已经制备完成的材料进行气相防潮改性，从而实现防潮处理(参见CN107032736A，一种耐高温辐射透波隔热材料及其制备方法)。然而，上述方案中构建的材料，其疏水层组成一般为烷烃类基团，其耐温性一般不超过350℃。这就使得空气条件下，一次超过400℃的高低温循环使用后，材料即丧失防潮性能。由于上述高性能材料耐温性优良，往往可以在800℃及更高的环境中使用，所以单次使用后均需要面临防潮层破坏的问题。虽然可以通过气相防潮的方式(如上述第(3)种方法)在不破坏材料结构的前提下实现对材料的二次疏水。但是，目前的气相疏水方式往往需要真空条件或较高温度(＞60℃)，并会产生腐蚀性气氛(盐酸等)，因此需要将隔热构建拆卸后进行单独的防潮处理，而不能对带精密设备的热防护系统进行整体的在线疏水，因此制约了上述高性能隔热材料在大型、高度一体化的热防护系统(如可重复使用飞行器等)中的使用。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明提供了一种在室温、常压条件下即可在线重复进行的防潮处理方法，该方法广泛适用于多孔高性能隔热材料(例如气凝胶、隔热瓦或纤维毡等)。

本发明在第一方面提供了一种隔热材料的防潮处理方法，其特征在于，所述防潮处理方法包括如下步骤：

(1)表面活化：在室温和常压下，向隔热材料中引入活化试剂，在所述隔热材料上和/或所述隔热材料中形成反应活性区域；

(2)催化剂引入：在所述表面活化完成之后，向所述隔热材料引入催化剂，实现所述反应活性区域对所述催化剂的选择性引入；

(3)疏水化反应：在所述催化剂引入完成之后，利用硅氧烷类试剂在室温和常压下对所述隔热材料进行表面喷涂或气相熏蒸处理，形成疏水层；

(4)干燥：在原位条件下，利用气氛流对所述隔热材料进行通风处理，得到经过防潮处理的隔热材料。