[发明专利]一种陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料以及制备方法

说明书

一种陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料包括陶瓷基体，所述陶瓷基体为至少三种陶瓷纤维混合分布并互相搭接交联形成的三维网状微孔结构，所述陶瓷基体中至少包括两种隔温温域不相同的陶瓷纤维，且其上附着有硼源；所述陶瓷基体内填充有纳米气凝胶。种陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料制备方法包：将至少三种陶瓷纤维与硅源、硼源、去离子水的混合得陶瓷纤维浆料，并脱水干燥后制得陶瓷基体；所述陶瓷基体与气凝胶材料通过五步复合法得到陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料。所述陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料在实际使用时其隔热温域广、且隔热温域分布均匀，整体隔热效果好，耐温效果好，使用寿命长；通过所述方法可以制备所述陶瓷纤维复合气凝胶隔热材料。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷纤维复合气凝胶材料技术领域，尤其是涉及一种提高陶瓷纤维复合气凝胶材料使用寿命以及高温条件下隔热效果的制备方法。

背景技术

陶瓷纤维材料，具有高强度、耐高温，且有较好的隔热效果；气凝胶材料是一种低密度纳米材料，其孔壁和孔径尺寸均为纳米量级，这种特殊结构使气凝胶具有超级隔热性能，气凝胶被认为是目前隔热性能最好的固态材料，氧化物气凝胶(如氧化硅、氧化铝、氧化锆及其复合氧化物)，但是存在强度低等问题。将陶瓷纤维材料与气凝胶材料复合而成的陶瓷纤维复合气凝胶材料具有耐高温、隔热性能好，且具有较高强度，在军事、航空航天、化工、冶金、节能建筑等领域具有广泛的应用前景。

陶瓷纤维材料、气凝胶材料如果均匀稳定的复合，则气凝胶材料本身孔径低于空气分子粒径，同时其在陶瓷纤维材料结合时，将陶瓷纤细材料内部孔径也进一步减少，有利于整体复合材料的孔径绝大部分小于空气分子粒径，对热空气的对流传递起到很好的隔热作用。

但是热量传递包括三种方式，传导传热、对流传热和辐射传热；在400℃以内温度时，主要是传导传热、对流传热方式进行热量交换，对于空气对流的阻隔，起到非常有效的隔热效果；当在高温时，热量传递方式主要为辐射传热，复合材料对红外热辐射的散射性能决定了复合材料在高温下的隔热性能，复合材料本身的组成成分对红外热辐射的散射有非常大的影响；复合材料内部各颗粒尺寸、分散度也决定着最终的隔热性能。且不同的陶瓷纤维材料本身的耐热高温程度也并不相同。

现在市场使用的陶瓷纤维复合气凝胶材料，主要是用一种或两种陶瓷纤维混合烧结后作为基体材料，然后再与气凝胶材料结合；因此单独一种陶瓷纤维复合气凝胶材料成品主要是对一个较窄温度范围有好的隔热效果，超出这个范围，即使温度低于此范围隔热效果也不好；由于实际使用时，在高温时，材料工作的环境不容易是在一个较窄的温度范围，导致陶瓷纤维复合气凝胶材料成品实际的隔热效果，以及本身材料的耐温明显降低。

即使现有将几种不同耐温体系的基体材料层层叠加，然后与气凝胶材料结合，解决最终陶瓷纤维复合气凝胶材料成品的隔热温度范围窄的问题；但是实际使用时，由于不同基体材料为叠层铺设，而材料工作环境的温域变化大，导致耐温低的层状材料在短时间内出现大面积结构破坏，导致烧结坍塌，坍塌后整体陶瓷纤维复合气凝胶材料成品的隔热效果迅速降低，同时引起连锁反应，最终陶瓷纤维复合气凝胶材料使用寿命降低。

现在传统的陶瓷纤维复合气凝胶材料，一般主要是利用陶瓷纤维基体的硬度以及耐热性能，对于其隔热效果不高，因此对整体的隔热性能在广温域下效果不是很理想；且在传统制备陶瓷纤维基体时，由于陶瓷浆料在整个陶瓷纤维基体制备过程中出现陶瓷浆料混合不断凝聚导致陶瓷纤维互相搭接不均匀，致使最终陶瓷纤维基体内部陶瓷纤维出现较线装或团状的堆积纤维，且陶瓷纤维基体内部孔径过大、孔径分布不均匀，导致陶瓷纤维集体的隔热性能耐热性能降低；气凝胶在与陶瓷纤维基体浸渍过程中，出现气凝胶不均匀导致浸渍在陶瓷基体上的气凝胶分布不均匀，导致隔热效果降低。

发明内容