[發(fā)明專利]一種外防熱材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010583892.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111688294A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇力軍;趙佳明;徐沛;宋寒;李文靜;楊潔穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B32B9/00
• 分類號(hào): B32B9/00;B32B9/04;B32B17/02;B32B17/06;B32B15/20;B32B5/06;B32B38/00;B32B38/08;B64G1/58
• 代理公司: 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 段娜娜

本發(fā)明涉及一種外防熱材料及其制備方法。該外防熱材料包括多層功能梯度薄氈，多層功能梯度薄氈包括多層無(wú)機(jī)纖維薄層材料，層與層之間夾有紅外反射膜材料，通過(guò)Z向針刺復(fù)合為一體結(jié)構(gòu)，并且至少所述多層功能梯度薄氈的表層滲透有封孔劑；無(wú)機(jī)纖維編織物，鋪設(shè)于所述多層功能梯度薄氈上下表面，通過(guò)縫合與所述多層功能梯度薄氈實(shí)現(xiàn)固定；表面陶瓷面板，通過(guò)將固定有所述無(wú)機(jī)纖維編織物的所述多層功能梯度薄氈浸漬陶瓷前驅(qū)體而形成。該防熱材料不僅具有優(yōu)異的隔熱性能，還具有優(yōu)異的抗沖刷性能，可應(yīng)用在外防熱領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種外防熱材料及其制備方法。

背景技術(shù)

對(duì)于航天領(lǐng)域用的熱防護(hù)材料，熱量傳遞以三種方式進(jìn)行：固相傳導(dǎo)傳熱、對(duì)流傳熱和輻射傳熱。在低溫階段，熱交換以固相、對(duì)流傳熱為主，而在高溫階段(溫度≥400℃)，輻射傳熱將占主導(dǎo)地位。熱防護(hù)材料內(nèi)部溫度延厚度方向呈現(xiàn)梯度分布，因此采用均勻分布的隔熱材料難以實(shí)現(xiàn)高效隔熱。例如，對(duì)于在800℃環(huán)境具有良好隔熱防熱性能的熱防護(hù)材料，其在400℃的環(huán)境中的隔熱防熱性能未必良好。因此，熱防護(hù)材料的隔熱性能還有很大潛力可以提升。

航天陶瓷瓦是美國(guó)航天飛機(jī)大面積熱防護(hù)主要方案，由耐高溫陶瓷纖維高溫?zé)Y(jié)而成，具有較高的技術(shù)成熟度。然而，該類型材料不但存在脆性大、變形能力差、裝配復(fù)雜，周期長(zhǎng)，維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，并且由于其特殊的成型工藝，難以實(shí)現(xiàn)功能梯度結(jié)構(gòu)分布隔熱材料的制備，難以滿足未來(lái)高音速飛行器的熱防護(hù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種兼具優(yōu)異隔熱性能和抗沖刷性能的、可應(yīng)用于外防熱領(lǐng)域的外防熱材料。

本發(fā)明的第二目的在于提供具有上述優(yōu)異效果的外防熱材料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種外防熱材料，包括：

多層功能梯度薄氈：包括多層無(wú)機(jī)纖維薄層材料，層與層之間夾有紅外反射膜材料，通過(guò)Z向針刺復(fù)合為一體結(jié)構(gòu)，并且至少所述多層功能梯度薄氈的表層滲透有封孔劑；

無(wú)機(jī)纖維編織物：鋪設(shè)于所述多層功能梯度薄氈上下表面，通過(guò)縫合與所述多層功能梯度薄氈實(shí)現(xiàn)固定；

表面陶瓷面板：通過(guò)將固定有所述無(wú)機(jī)纖維編織物的所述多層功能梯度薄氈浸漬陶瓷前驅(qū)體而形成。

優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)纖維薄層材料為纖維氈形式的材料，優(yōu)選為氧化鋯纖維氈、氧化鋁纖維氈、莫來(lái)石纖維氈、石英纖維氈、硅酸鋁纖維氈、高硅氧纖維氈、玄武巖棉纖維氈、玻璃纖維氈中的一種或多種；

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述纖維氈的厚度為1-10mm；

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述纖維氈的密度為0.05-0.25g/cm³，最優(yōu)選為0.10-0.15g/cm³。

優(yōu)選地，所述紅外反射膜材料為鋁箔、碳化硅纖維布、碳纖維布、氮化硅纖維布中的任一種或多種。

優(yōu)選地，所述Z向針刺的針刺密度為10-50針/cm²，進(jìn)一步優(yōu)選為20-30針/cm²。

優(yōu)選地，所述封孔劑為全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的任一種或多種。

優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)纖維編織物為氧化鋁纖維布、莫來(lái)石纖維布、石英纖維布中的任一種或多種；可選地，所述無(wú)機(jī)纖維編織物的結(jié)構(gòu)為平紋布或緞紋布；

進(jìn)一步優(yōu)選地，鋪設(shè)在所述多層功能梯度薄氈的上表面的無(wú)機(jī)纖維編織物的厚度為0.5-3mm，鋪設(shè)在所述多層功能梯度薄氈的下表面的無(wú)機(jī)纖維編織物的厚度為0.1-1mm。