[發明專利]一種可膨脹材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410818267.1
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104591765A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 陳玉峰;方凱;張峰;張世超;王廣海;孫浩然;孫現凱;鄧可為;李世新
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術領域

本發明涉及熱防護的隔熱材料技術領域，尤其涉及一種可膨脹材料及其制備方法。

背景技術

新型飛行器將在大氣層內長時間快速機動飛行，對其發動機用高效隔熱材料隔熱性能提出了更高的要求。當前國內外的研究主要集中在隔熱材料的高溫低導熱、高強度以及多層組合等方面。這些材料在發動機非工作狀態下非常穩定，但在發動機工作中，由于幾種材料的熱膨脹系數差異較大，在隔熱材料和金屬殼體之前往往會形成較大的間隙，形成的間隙是直接的傳熱通道，影響發動機的隔熱性能，給發動機的結構可靠性造成隱患。

因此，針對上述隱患，需要研制一種能自適應填充隔熱材料與金屬殼體在發動機工作時存在的間隙，且該材料需要在填充后具有較好的隔熱性能。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種可膨脹材料及其制備方法，主要目的是提供一種在中高溫下膨脹自動填補結構件的間隙，并具有隔熱性的膨脹材料。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明實施例提供了一種可膨脹材料，其主原料由如下重量份的組分組成：

氧化鋁纖維????94-96重量份，

可膨脹石墨????4-6重量份。

作為優選，所述可膨脹石墨粒徑為30-100目，膨脹倍率為100-300ml/g，含碳量85-95％，PH值為3-7。

作為優選，所述氧化鋁纖維為短切纖維或長纖維，氧化鋁的質量百分含量大于95％，密度大于2.5g/cm³，直徑為1-10um，長度小于等于20mm。

作為優選，所述氧化鋁纖維的長度為1-5mm。

作為優選，所述可膨脹材料密度(烘干后)為0.10-1.00g/cm3，起始膨脹溫度低于400℃，900℃時體積膨脹量高于300％，1100℃導熱系數低于0.1W/m·K，常溫下壓縮強度高于0.1MPa。

作為優選，所述可膨脹材料是由多個主原料制成的可膨脹石墨-氧化鋁復合材料預制體經壓制復合而成。

另一方面，本發明實施例提供了一種上述可膨脹材料的制備方法，包括以下步驟：

首先將分散劑加入去離子水中，充分攪拌，再加入可膨脹石墨和氧化鋁纖維，攪拌均勻，得到原料料漿；

將獲得的原料料漿真空抽濾，至原料料漿中固相的質量百分比濃度達0.05-30％，得到可膨脹石墨-氧化鋁復合材料預制體；

按照設計需要，將多個可膨脹石墨-氧化鋁復合材料預制體通過粘結劑疊加，采用金屬夾板方法調節密度并進行壓濾成型，再常壓干燥，得到可膨脹石墨-氧化鋁纖維可膨脹材料。

作為優選，所述分散劑為聚丙烯酰胺，在100重量份的去離子水中加入0.01-0.05重量份的聚丙烯酰胺。

作為優選，所述真空抽濾所采用的裝置包括進料槽、出料槽和真空泵，進料槽位于出料槽之上并且相互連通，出料槽連接真空泵，進料槽內部設有濾網，濾網上鋪設一層濾紙。

作為優選，所述濾紙采用無紡布或微孔纖維紙。

作為優選，所述真空抽濾步驟如下：先將原料料漿均勻鋪撒在進料槽中的濾紙上，啟動真空泵，原料料漿中的部分水分透過濾紙及濾網排入到出料槽，得到可膨脹石墨-氧化鋁復合材料預制體，其固相含量可以通過抽濾時間和真空度來控制，真空度在-0.05—0.095MPa之間。

作為優選，所述粘結劑為耐高溫的無機膠，所述耐高溫的無機膠包括磷酸鹽膠和鋁溶膠。

作為優選，所述金屬夾板方法具體為：設置兩塊厚度、邊長相等的金屬夾板，金屬夾板上設有若干螺栓孔，將多個通過粘結劑疊加的可膨脹石墨-氧化鋁復合材料預制體置于兩塊金屬夾板之間，將兩塊金屬夾板用螺栓固定，通過調節金屬螺母的緊度調節可膨脹石墨-氧化鋁復合材料預制體的密度；設定預制體可調節密度為0.10-1.00g/cm³。

作為優選，所述干燥條件為在120℃下干燥2-20小時，控制可膨脹材料中的水分含量在0.1-10wt％以下。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：