[发明专利]一种高温相变隔热复合隔热构件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温相变隔热复合隔热构件及其制备方法，该复合隔热构件由多层块状高效隔热材料和高温相变复合材料交替组合而成，采用石英纤维布或氧化铝纤维布对复合隔热结构进行封装，通过调整高效隔热材料和高温相变复合材料的厚度以及高温相变复合材料的相变温度，从而调整高温相变隔热复合隔热构件的背面温度和控温时间，复合隔热构件背面温度可控制到≤200℃，控温时间≥2000s。该高温相变隔热复合隔热构件制备工艺简单，热防护性能优异，可用于弹箭船机等飞行器结构和仪器设备热防护，提高其热防护能力，同时在民用领域也有着潜在的广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高温相变隔热复合隔热构件及其制备方法，特别是涉及一种高温相变隔热复合隔热构件，属于相变复合材料制备技术领域，所述的高温范围是复合隔热构件表面温度不低于1000℃。

背景技术

目前，高温隔热材料主要依靠降低材料热导率的方式来提高其隔热能力。随着研究的深入，气凝胶类隔热材料的热导率已经与空气的热导率相当，通过进一步降低热导率的方式来提高隔热材料隔热能力的途径遇到了瓶颈。决定隔热材料隔热能力的因素不仅有热导率，还有其储热量。提高隔热材料的储热量同样能提高其隔热能力。

相变材料具有潜热储热量大、相变热防护温度可设计、性能稳定可靠的优点。将陶瓷隔热瓦、气凝胶等纯隔热类材料与高温相变复合材料进行合理组合，形成高温相变隔热复合隔热构件，充分利用高温相变复合材料的相变潜热吸热量和从室温到高温的大量显热吸热量，提高复合隔热构件的整体隔热能力。同时，利用相变材料相变温度不变的特性，选择相变温度合适的相变复合材料作为复合隔热构件的最底层，实现复合隔热构件的背温可设计性。

综上可知，目前缺乏高效且背温可设计的高温相变隔热复合隔热构件。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种高温相变隔热复合隔热构件及其制备方法，该高温相变隔热复合隔热构件制备工艺简单，热防护性能优异，可用于弹箭船机等飞行器结构和仪器设备热防护，提高其热防护能力，同时在民用领域也有着潜在的广泛应用前景。

本发明的技术解决方案是：

一种高温相变隔热复合隔热构件坯体，该复合隔热构件坯体为两层以上结构，每层的材料为隔热材料或相变复合材料，该复合隔热构件坯体中至少包括一层隔热材料和一层相变复合材料，优选隔热材料和相变复合材料交替组合，相变复合材料的层数为1～4层，隔热材料的层数为1～4层；每层相变复合材料的厚度为2～15mm，每层隔热材料的厚度为2～15mm；

所述的隔热材料为石英陶瓷隔热瓦、氧化铝陶瓷隔热瓦、氧化硅气凝胶纳米隔热材料、氧化铝纳米隔热材料中的至少一种；

所述的相变复合材料的原料为高温相变微胶囊和聚硅氧氮烷树脂，制备方法为：将高温相变微胶囊和聚硅氧氮烷树脂进行混合模压制成；高温相变微胶囊是指在200℃以上发生相变的微胶囊；

所述的相变材料的原料还可以为高温定形相变粉体和聚硅氧氮烷树脂，制备方法为：将高温定形相变粉体和聚硅氧氮烷树脂进行混合模压制成；高温定形相变粉体是指在200℃以上发生相变的定形相变粉体；

所述的相变复合材料中高温相变微胶囊的质量分数为65％～80％，聚硅氧氮烷树脂的质量份数为20％～35％；

所述的相变复合材料中高温定形相变粉体的质量分数为65％～80％，聚硅氧氮烷树脂的质量份数为20％～35％；

所述的相变复合材料的相变温度范围为200～900℃，相变焓值范围为100～700kJ/kg；

采用石英纤维布或氧化铝纤维布对复合隔热构件坯体进行封装，通过调整隔热材料和相变复合材料的厚度以及相变复合材料的相变温度，从而调整复合隔热构件的背面温度和控温时间；