[发明专利]一种热防护用气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明提出了一种热防护用气凝胶复合材料及其制备方法，涉及轻质热防护技术领域，热防护用气凝胶复合材料包括层叠设置的耐烧蚀层和隔热层，耐烧蚀层包括纤维增强树脂材料，隔热层包括气凝胶膏和纤维增强材料的复合物。耐烧蚀材料的制备方法包括：S1、制备气凝胶膏；S2、采用压延的方式将气凝胶膏压至纤维增强材料中，烘干后得到气凝胶膏和纤维增强材料的复合物；S3、将若干层纤维增强树脂材料、气凝胶膏和纤维增强材料的复合物层叠铺放，然后热压制得耐烧蚀材料，其中纤维增强树脂材料形成耐烧蚀层，气凝胶膏和纤维增强材料的复合物形成隔热层。本发明的耐烧蚀材料即能够抵御高温火焰烧蚀和热冲击，又具备优异的隔热性能，还具有较强的力学强度。

技术领域

本发明属于轻质热防护技术领域，具体提供一种热防护用气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，在新能源汽车、飞机等领域对热防护材料的性能要求越来越高，不仅要满足阻燃、隔热性能，还要具备质轻、高机械强度等性能。传统的热防护材料常常使用阻燃树脂浆料浸渍的纤维增强材料，并通过增加热防护层的用量来优化隔热性能。但纤维增强树脂材料的密度往往较高，且在动力电池领域应用时，电池模组往往需求厚度更薄的热防护用气凝胶复合材料，这时，对热防护用气凝胶复合材料的性能要求更高。

发明内容

本发明提出一种热防护用气凝胶复合材料及其制备方法，以解决背景技术中提到的上述问题。

一方面，本发明提供了一种热防护用气凝胶复合材料，包括层叠设置的耐烧蚀层和隔热层，所述耐烧蚀层包括纤维增强树脂材料，所述隔热层包括气凝胶膏和纤维增强材料的复合物；所述耐烧蚀层厚度为（0.5-1.5）mm；所述隔热层厚度为（0.5-1.5）mm。

在上述热防护用气凝胶复合材料的优选技术方案中，所述气凝胶膏包括如下质量百分比的原料：气凝胶粉10-50%、胶粘剂20-50%、分散剂1-5%、水50-80%。

在上述热防护用气凝胶复合材料的优选技术方案中，所述气凝胶膏还包括添加助剂，所述添加助剂为防腐剂、成膜助剂、无机纤维棉中的一种或多种；所述添加助剂的质量百分比为1-20%。

在上述热防护用气凝胶复合材料的优选技术方案中，所述胶粘剂为硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸乳液、乳胶粉、改性淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述分散剂为焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酰胺、山梨醇聚醚四油酸酯、纤维素和聚乙二醇的一种或多种；所述成膜助剂为苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚、醇酯-12中的一种或多种。

在上述热防护用气凝胶复合材料的优选技术方案中，所述耐烧蚀层中的纤维增强树脂材料中的纤维增强材料为碳纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维中的一种或多种的组合；所述隔热层中的纤维增强材料为碳纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维中的一种或多种的组合；所述耐烧蚀层的纤维增强树脂材料中的树脂为酚醛树脂、糠酮树脂、苯并噁嗪树脂、不饱和树脂、环氧树脂的一种或多种的组合；所述耐烧蚀层的纤维增强树脂材料的树脂中还包含有阻燃剂，所述阻燃剂含量为树脂总质量的5%-40%。

另一方面，本发明还提供了一种热防护用气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、制备气凝胶膏，将20-50wt%的胶粘剂、1-5wt%的分散剂、50-80wt%的水搅拌均匀，然后加入10-50wt%的气凝胶粉，搅拌分散后制得气凝胶膏；

步骤S2、将气凝胶膏压至纤维增强材料中，烘干得到气凝胶膏和纤维增强材料的复合物；

步骤S3、将若干层纤维增强树脂材料、气凝胶膏纤维增强材料的复合物层叠铺放，然后热压制得热防护用气凝胶复合材料，其中纤维增强树脂材料形成耐烧蚀层，气凝胶膏纤维增强材料的复合物形成隔热层。

在上述热防护用气凝胶复合材料的制备方法的优选技术方案中，所述步骤S2中，采用压延或流延的方式进行压制。