[发明专利]一种高强度耐高温隔热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度耐高温隔热材料及其制备方法。所述方法包括如下步骤：用水将氧化锆纤维与分散助剂分散均匀，得到纤维料浆；往所述纤维料浆中加入镁砂和磷酸盐并分散均匀，得到混合浆料；用醇溶剂将酚醛树脂与固化剂混合均匀，得到酚醛树脂溶液；将所述混合浆料和所述酚醛树脂溶液混合均匀并进行反应，经干燥，得到复合隔热材料；将所述复合隔热材料进行碳化，制得高强度耐高温隔热材料。本发明制备的是一种有机无机杂化的新型高强度耐高温隔热材料，具有耐高温性能好且兼具有高温隔热性能优异以及高温力学性能优异的特点。

技术领域

本发明属于隔热材料技术领域，尤其涉及一种高强度耐高温隔热材料及其制备方法。

背景技术

随着我国飞行器朝着长航时、高马赫数发展，对隔热材料耐温性能提出了新的要求。当飞行器以高马赫的速度在大气层中飞行时其头锥处的温度超过1800℃，为使其内部仪器设备能在合适的温度范围内工作，必须采用高效的热防护系统。

现阶段，各类飞行器的高效防隔热材料主要有非烧蚀隔热材料和烧蚀隔热材料两种。非烧蚀材料主要包括陶瓷气凝胶和隔热瓦，其中，气凝胶超细纳米颗粒组装的三维纳米结构材料，其隔热性能优异，但是耐温性有限，最高使用温度在1200℃以下；隔热瓦耐温性较好，现有报道的隔热瓦的耐温性可以提升至1500℃，但是材料是以微米级纤维为主体的隔热材料，材料隔热性能较差，尤其是高温隔热性能不足。此外，现有的隔热材料还存在维型性能差、高温结构强度不足，尤其是当使用温度超过1500℃，由于隔热材料高温力学性能不足，导致隔热材料高温稳定性较差。目前，现有的隔热材料无法兼具耐高温、高温隔热性能以及高温力学性能优异的特点。

综上，非常有必要提供一种高强度耐高温隔热材料及其制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种高强度耐高温隔热材料及其制备方法。本发明制备的是一种有机无机杂化的新型高强度耐高温隔热材料，是一种磷酸盐镁基杂化的碳基隔热材料，具有耐高温性能好且兼具有高温隔热性能优异以及高温力学性能优异的特点。

本发明在第一方面提供了一种高强度耐高温隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用水将氧化锆纤维与分散助剂分散均匀，得到纤维料浆；

(2)往所述纤维料浆中加入镁砂和磷酸盐并分散均匀，得到混合浆料；

(3)用醇溶剂将酚醛树脂与固化剂混合均匀，得到酚醛树脂溶液；

(4)将所述混合浆料和所述酚醛树脂溶液混合均匀并进行反应，经干燥，得到复合隔热材料；

(5)将所述复合隔热材料进行碳化，制得高强度耐高温隔热材料。

优选地，所述氧化锆纤维为超细氧化锆纤维，所述氧化锆纤维的直径为1～3μm；和/或所述分散助剂为聚丙烯酰胺。

优选地，所述纤维料浆中含有的氧化锆纤维的质量分数为5～15％。

优选地，所述镁砂为超细镁砂，所述镁砂的直径为1～3μm；和/或所述磷酸盐为磷酸二氢铝和/或磷酸铬-磷酸铵。

优选地，所述氧化锆纤维、所述镁砂与所述磷酸盐的质量比为(1～2)：(10～15)：(1～5)。

优选地，所述醇溶剂为甲醇和/或乙醇；和/或所述固化剂为多聚甲醛；所述酚醛树脂溶液中含有的酚醛树脂的质量分数之和为20～40％。

优选地，所述混合浆料与所述酚醛树脂溶液的体积比为1：(1～3)。

优选地，所述反应的温度为90～120℃，所述反应的时间为12～24h；和/或所述干燥的温度为80～100℃，所述干燥的时间为12～30h。

优选地，所述碳化的温度为400～600℃，所述碳化的时间为12～30h。