[發(fā)明專利]一種纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811404854.0 | 申請日： | 2018-11-23 |
| 公開（公告）號： | CN109384459B | 公開（公告）日： | 2020-12-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張冰清;楊小波;吳燾;苗鎮(zhèn)江;王華棟;孫志強;崔鳳丹;張劍;李淑琴;于長清;呂毅 | 申請（專利權(quán)）人： | 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所 |
| 主分類號： | C04B35/14 | 分類號： | C04B35/14;C04B35/622;C04B35/624;C04B35/80 |
| 代理公司： | 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609 | 代理人： | 譚輝 |
| 地址： | 100074 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 纖維 增強 二氧化硅 隔熱 陶瓷材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明涉及一種纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。所述制備方法包括：(1)制備預(yù)制體；(2)多次溶膠?凝膠化處理：將預(yù)制體浸漬硅溶膠，然后進(jìn)行凝膠化，完成一次溶膠?凝膠化處理；重復(fù)溶膠?凝膠化處理多次，并且浸漬所用的硅溶膠密度依次降低，形成梯度浸漬；(3)對步驟(2)處理后的材料進(jìn)行干燥，得到生坯；(4)將所述生坯進(jìn)行燒結(jié)，得到所述纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料。該制備方法可以制備出抗壓強度高、熱導(dǎo)率低的隔熱陶瓷材料，可在飛行器隔熱系統(tǒng)中應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及隔熱陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
纖維(如石英纖維)增強二氧化硅復(fù)合材料是近幾年發(fā)展出來的一種能同時滿足隔熱、透波、承載等功能于一體的多功能復(fù)合材料，具有隔熱性能好、抗壓強度高、熱膨脹系數(shù)小、密度低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。目前，纖維增強二氧化硅復(fù)合材料主要側(cè)重于其在承載或者透波領(lǐng)域的應(yīng)用，而較少研究其在隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用。由于纖維增強二氧化硅復(fù)合材料具有一定的剛度，相比于氣凝膠以及棉氈等隔熱材料，纖維增強二氧化硅復(fù)合材料可以在隔熱的同時承受一定的壓力，在某些領(lǐng)域具有更為合適的用途。
目前，制備纖維增強二氧化硅復(fù)合材料的方法主要有凝膠浸漬和提拉浸漬法。提拉浸漬法是浸漬過程不進(jìn)行凝膠過程，具有速度快周期短的優(yōu)點，但該方法對孔的大小和均勻性控制較差。凝膠浸漬法是一種采用調(diào)控溫度引發(fā)溶膠-凝膠反應(yīng)，凝膠與預(yù)制體之間發(fā)生交聯(lián)逐漸融為一體，內(nèi)部的氣孔較為細(xì)小均勻，材料性能也更為穩(wěn)定。凝膠法相比于提拉法，對孔的大小和均勻性控制較好，因此受到研究者較多的青睞。
然而，目前所制備的纖維增強二氧化硅復(fù)合材料的方向為高密度高強度材料，通過不斷的致密化，達(dá)到更高的抗壓強度，以適應(yīng)于承載需求，卻導(dǎo)致復(fù)合材料的孔隙率降低，隔熱效果變差，在一定程度上犧牲了材料隔熱性能。研究表明，同類型陶瓷材料中，較低密度的材料，其隔熱效果一般更好，同時抗壓強度有一定的降低。另外，過于致密的材料，同等體積下的重量較大，也不適宜于航空航天領(lǐng)域?qū)︼w行器減重的需求。
因此在保留一定的抗壓強度的同時，提高材料的隔熱效果，降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)，對于纖維增強二氧化硅復(fù)合材料的發(fā)展具有重要意義。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料的制備方法，該制備方法在制備過程中采用梯度浸漬的方式完成致密化，可制得具有致密的表面結(jié)構(gòu)，凝膠與預(yù)制體之間的交聯(lián)較充分，界面結(jié)合性好，陶瓷的孔隙率能達(dá)到更高，孔隙更為均勻，隔熱效果更好的隔熱陶瓷材料。
(二)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
1、一種纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料的制備方法，所述制備方法包括：
(1)制備預(yù)制體；
(2)多次溶膠-凝膠化處理：將預(yù)制體浸漬硅溶膠，然后進(jìn)行凝膠化，完成一次溶膠-凝膠化處理；重復(fù)溶膠-凝膠化處理多次，并且浸漬所用的硅溶膠密度依次降低，形成梯度浸漬；
(3)對步驟(2)處理后的材料進(jìn)行干燥，得到生坯；
(4)將所述生坯進(jìn)行燒結(jié)，得到所述纖維增強二氧化硅隔熱陶瓷材料。
2、根據(jù)技術(shù)方案1所述的制備方法，在步驟(2)中，溶膠-凝膠化處理的總次數(shù)為2～4次，并且前一次浸漬時所用的硅溶膠密度比后一次浸漬時所用的硅溶膠密度高2～10％；
優(yōu)選地，步驟(2)中所用的硅溶膠的密度在1.1～1.4g/cm3的范圍內(nèi)。
3、根據(jù)技術(shù)方案2所述的制備方法，將密度較低的硅溶膠進(jìn)行超濾或減壓蒸餾，得到符合步驟(2)要求密度的硅溶膠。
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