[發明專利]一種輕質透波陶瓷隔熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011577946.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112552064A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 張鷥鷺;孫景景;張凡;張麗娟;李文靜;張昊;楊潔穎;趙英民
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/622
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

本發明涉及一種輕質透波陶瓷隔熱材料及其制備方法。具體而言，本發明涉及一種輕質透波陶瓷隔熱材料的制備方法，所述方法包括：半干混法分散短纖維；濕法分散短纖維；隔熱材料濕坯成型；烘干燒結以及進一步的防潮處理，得到密度、導熱系數及介電性能優異的輕質透波陶瓷隔熱材料。本發明還涉及由所述方法制得的輕質透波陶瓷隔熱材料，該材料尤其適合用作航天飛行器中的透波隔熱一體化材料。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體而言涉及一種輕質透波陶瓷隔熱材料及其制備方法。

背景技術

透波隔熱材料為飛行器在惡劣環境條件中通訊、遙測、制導、引爆等系統正常工作提供保證。隨著飛行器飛行馬赫數提高和航時增長，對天線罩/天線窗用透波隔熱材料的性能要求日益提高。一般而言，隔熱透波材料應滿足以下特征：優異的介電性能(盡量小的介電常數ε和損耗正切值)、輕質、高溫下足夠的機械強度和適當的彈性模量、良好的熱沖擊、耐熱性以及耐候性。

常用于透波隔熱的材料主要為剛性陶瓷隔熱材料、超細玻璃纖維氈或纖維增強二氧化硅氣凝膠材料。其中，傳統的剛性陶瓷隔熱材料密度大且介電常數高。超細玻璃纖維氈密度較低且介電性能優于氣凝膠復合材料，然而導熱系數為氣凝膠復合材料的2倍。另外，超細玻璃纖維棉氈力學強度低且維型程度低，導致透波性能不穩定。纖維增強氣凝膠材料由于其獨特的孔結構而具備優異的隔熱性能，但在成型過程中使用原材料較多，制造周期較長且操作復雜，產品內部雜質含量不可控。事實上大部分纖維增強氣凝膠密度較大，導致介電常數及損耗增加。因此，上述三種材料單獨使用均無法滿足高透波材料的要求。

本領域仍需開發新型透波隔熱材料，解決材料介電性能、熱性能和機械性能相互制約的問題。

發明內容

在第一方面，本發明在提供了一種輕質透波陶瓷隔熱材料的制備方法，所述方法包含如下步驟：

(1)將以重量份計的1份水與10-100份短纖維混合并分散，得到初步分散的纖維；其中，所述短纖維選自由短切石英纖維、莫來石纖維和氧化鋁短纖維組成的組中的一種或多種；所述短纖維的長度為4-7mm；

(2)向步驟(1)制備的所述初步分散的纖維中加入水、氮化硼和任選的分散劑混合并再次分散，得到纖維漿料；其中，在所述纖維漿料中，所述氮化硼與所述短纖維的質量比為(2-10):100；所述短纖維與水的質量比為1:(50-200)；

(3)將步驟(2)制得的纖維漿料倒入成型工裝中進行初步成型；隨后拆除所述工裝，對經初步成型的胚體進行壓制，制得隔熱材料濕坯；

(4)對步驟(3)制得的所述隔熱材料濕坯進行烘干，并燒結得到隔熱材料干坯；其中，所述烘干溫度為120-180℃；所述燒結溫度為1100-1300℃；

(5)對步驟(4)制得的所述隔熱材料干坯進行防潮處理，獲得輕質透波陶瓷隔熱材料。

在第二方面，本發明提供了根據第一方面的方法制得的輕質透波陶瓷隔熱材料。

有益效果

本發明創新性地使用半干法-濕法兩步纖維分散方式，使得纖維分散更為均勻，從而成型燒結后能夠得到大尺度上密度均一的輕質透波陶瓷隔熱材料，對于較大厚度(例如大于150mm)的材料，密度精度可控制在10％以內。該方法制備成型周期短，相比纖維增強氣凝膠材料成型周期可縮短一倍，且可制備比纖維增強氣凝膠材料厚度更大的產品。