[发明专利]一种柔性高温相变隔热复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性高温相变隔热复合材料及其制备方法，应用于热防护技术领域，柔性高温相变隔热复合材料，其特征在于：柔性高温相变隔热复合材料包括外层和芯层，外层包覆由第一硅溶胶封端的所述芯层；所述外层包括包覆层和反辐射层；芯层由陶瓷基相变复合材料、第二硅溶胶和陶瓷柔性纤维复合得到；其中，陶瓷基相变复合材料包括陶瓷基吸附载体和无机相变材料；所述柔性高温相变隔热复合材料中各组分的含量如下：陶瓷柔性纤维25～80wt％、吸附载体8～10wt％、无机相变材料10～55wt％、第一硅溶胶和所述第二硅溶胶的总含量1～5wt％以及外层1～5wt％。本发明制备的柔性高温相变隔热复合材料具有优异柔韧性、耐高温且密封性能好、易于装配。

技术领域

本发明属于热防护技术领域，具体涉及到一种柔性高温相变隔热复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天技术的发展，高速飞行器设计速度的不断提高，严重气动加热会使飞行器外表面温度快速升高，这就要求飞行器的热防护系统具有极好的防隔热性能，来确保其内部温度不致过高，为内部的器件及载荷提供一个适宜的温度环境。以氧化铝纤维棉毡、高硅氧纤维棉毡、石英纤维棉毡、莫来石纤维棉毡、硅酸铝纤维棉毡为代表的陶瓷柔性纤维是一种棉被式热防护结构，其安全使用温度从600～1300℃，该纤维棉毡具有韧性、编织性好的优点。但仅利用单一纤维隔热材料很难达到预期的隔热目的，特别是对一些无法增加隔热层厚度的狭小局促空间，要求隔热材料在几十秒甚至数十分钟内将超高温降至合适的温度区间。

相变储能材料是利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，从而缓解能量供求双方在时间、空间上不匹配的有效方式。其中，无机盐相变温域较宽(250～1680℃)，相变焓值范围广(68～1041J/g)，特别适合于中高温条件下使用。中国专利CN102174312A公布了一种纳米多孔陶瓷基相变复合材料陶瓷基相变复合材料及其制备方法，虽然该复合材料的吸热温度段330～575℃，但相变材料的渗漏仍是该工艺急需解决的问题。中国专利CN111890744A公布了一种高温相变隔热复合隔热构件及其制备方法，所述的相变材料温度范围为200～900℃，该方案用气凝胶多孔材料、硅橡胶为包覆材料，有利解决了相变材料易泄露问题，但错层的交替结构制约了复合材料的柔韧性。因此，研制一种在中高温热量下，能短暂进行储能的具有柔韧性、且密封性能好、易于装配、有一定强度的功能型热防护体系是急需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种柔性高温相变隔热复合材料及其制备方法，解决了高温下无机相变材料热密封差、强度低、柔韧性差等问题，特别适用于有异形结构的热防护部位短时高效隔热。

第一方面，本发明提供了一种柔性高温相变隔热复合材料，其特征在于：

所述柔性高温相变隔热复合材料包括外层和芯层，所述外层包覆由第一硅溶胶封端的所述芯层；

所述外层包括包覆层和反辐射层；

所述芯层由陶瓷基相变复合材料、第二硅溶胶和陶瓷柔性纤维复合得到；其中，所述陶瓷基相变复合材料包括陶瓷基吸附载体和无机相变材料；

所述柔性高温相变隔热复合材料中各组分的含量如下：陶瓷柔性纤维25～80wt％、陶瓷基吸附载体8～10wt％、无机相变材料10～55wt％、所述第一硅溶胶和所述第二硅溶胶的总含量1～5wt％以及外层1～5wt％。

优选地，所述包覆层为高硅氧纤维布、石英纤维布、氧化铝纤维布、碳化硅纤维布、碳纤维布中的至少一种；所述包覆层的厚度为0.1～0.5mm，优选为0.1～0.25mm。

优选地，所述反辐射层为金箔、镍箔或铝箔；所述反辐射层的厚度为0.01～1mm，优选为0.05～0.5mm。

优选地，所述陶瓷基吸附载体为膨胀珍珠岩、硅藻土、高岭土、滑石粉、云母、氢氧化钙、硅酸钙、SiO₂气凝胶粉末中的至少一种；

所述陶瓷基吸附载体的粒径为10～300μm。