[發(fā)明專利]輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板及其制備工藝

無效

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• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103833317A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德春
• 申請（專利權(quán)）人: 王德春
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C04B14/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隔熱保溫材料，尤其涉及一種用于航天器超高溫隔熱板的材料及其制備工藝。?

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背景技術(shù)

輕質(zhì)超高溫隔熱材料主要應(yīng)用于返回式衛(wèi)星和載人飛船。它是在各種力學(xué)環(huán)境和空間環(huán)境條件下保證飛行器整體和宇航員安全的核心材料。它以基本的平板、弧形板或其他異型體的形態(tài)，通過膠粘劑粘接在金屬承力結(jié)構(gòu)的外表面，對金屬表面或結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱防護(hù)，阻隔飛行器返回再入近地軌道過程中的氣動(dòng)加熱，將金屬結(jié)構(gòu)尤其是載人倉的溫度降到可承受的范圍。我國目前對隔熱材料的研制主要開發(fā)了酚醛—滌綸燒蝕隔熱材料和以硅橡為基，填充酚醛與玻璃小球而成的H88、H96低密度燒蝕材料，以及以酚醛為基玻璃短纖維增強(qiáng)的MD2中密度燒蝕材料。這些材料具有較高的熱穩(wěn)定性，良好的力學(xué)性能和較成熟的制造工藝，但也有其質(zhì)量大、韌性低、抗沖擊差、耐濕熱性差、耐熱溫差小等缺點(diǎn)。即使“阿波羅號”飛船采用的3FIB型彈性隔熱氈共計(jì)177mm的隔熱厚度，使得艙內(nèi)空間大幅降低；X-37B空天飛行器采用的CFRP碳纖維增強(qiáng)復(fù)合板，也因單體纖維抗氧化非燒蝕陶瓷瓦片的小規(guī)格粘貼使工藝復(fù)雜，成本昂貴，都不能滿足技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)合理的新要求。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決目前航天飛行器短期隔熱保溫材料及產(chǎn)成品存在的基本性能差、外購價(jià)格高、使用效率低、產(chǎn)品壽命短的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種既耐高溫低燒蝕又隔熱時(shí)間長、溫差大；既有是輕質(zhì)隔熱材料又抗沖擊能力強(qiáng)、生產(chǎn)工藝簡化、成本低；且節(jié)能減排，充分利用低號資源的生產(chǎn)超高溫短期隔熱保護(hù)材料及其板材的制備加工工藝。?

本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：一種超高溫隔熱材料是下述原料（重量百分比含量）配制：硅藻土60%-90%；液體硅酸鈉5%-30%；其它輔助加強(qiáng)筋骨料0-20%。?

硅藻土的制備：一、二級原土只需要干燥，不需要深加工；三、四級及廢棄等外硅藻土原土用重力選礦法進(jìn)行選別，除去泥沙、碎屑、固體大顆粒雜物及重礦物，然后在干燥爐中用250℃-600℃中低溫焙燒，除去有機(jī)質(zhì)，獲得白色、灰白色、灰色干燥的硅藻土精料。?

利用上述原料配方制備超高溫隔熱板的工藝如下：將獲得的硅藻土精料與液體硅酸鈉混合，充分?jǐn)嚢?，混勻后澆注、噴涂、刷涂在設(shè)計(jì)好的平面板材或其它形體的模具中，在避光、通風(fēng)、氣溫10℃-40℃、低濕度條件下自然凝固36-24小時(shí)后起模，獲得所需板材的坯料。然后利用冷加工切削磨方法整理成符合要求的板材成品。或根據(jù)需要在模具內(nèi)鋪墊玄武巖纖維布、鋼絲網(wǎng)筋等加強(qiáng)輔料，提高產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度。?

本發(fā)明的特征在于：利用硅藻土所含60%以上SiO2,少量的Al2O3、Fe2O3、?

MgO、CaO、K2O、Na2O的化學(xué)物質(zhì)；利用圓盤狀、筒狀、羽狀80-90%的高空隙率物理形體；0.3g-0.5g/cm³的密度；1-1.5的低硬度；熱、電、聲的不良導(dǎo)體；熔點(diǎn)1650-1750℃和非晶型SiO2加熱到1000℃時(shí)變?yōu)榫涂蓸O耐腐、耐磨的化學(xué)穩(wěn)定性，生產(chǎn)出板材厚度11-25cm，在受熱面溫度1200℃，時(shí)長≥7分鐘以后，背面溫度不超過100℃的輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板。

本發(fā)明的積極效果是：該原料易得，價(jià)格低廉、資源利用率高，所制得耐高溫隔熱產(chǎn)品質(zhì)量輕、抗折、耐腐、耐磨、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱率低、既耐高溫又耐低溫。與國外同類產(chǎn)品比，綜合成本僅為進(jìn)口產(chǎn)品的三分之一。本發(fā)明雖然以航天飛行器隔熱材料為主要研究方向，但它不僅限于此，還可以廣泛應(yīng)用于需要減輕荷重、擴(kuò)大實(shí)用空間、節(jié)能減排、環(huán)保保健工程，替代大量鋼材或塑料加工制作大型防火隔熱保溫墻、箱、罐、筒、槽、倉等民用設(shè)施。?

（四）附圖說明?

????圖1為輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板隔熱性能測試方案

圖中1表示為被測試耐高溫隔熱板樣本；

圖中2表示為隔熱板1中鋪設(shè)玄武巖纖維布加強(qiáng)筋；

圖中3表示為隔熱板1中鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)加強(qiáng)筋；

圖中4表示為金屬割炬火焰噴咀及加溫火焰；

圖中5表示為加熱點(diǎn)和高溫側(cè)測溫點(diǎn)；

圖中6表示為氧氣裝置及氧氣輸送管；

圖中7表示為乙炔氣裝置及乙炔氣輸送管；

圖中8表示為高溫測溫儀及虛線引向的測試方向；

圖中9表示為低溫測溫儀及虛線引向的測試方向；

圖中10表示為低溫與高溫加熱點(diǎn)對稱的低溫測試點(diǎn)。