[發(fā)明專利]一種隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110077733.5
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112830760B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高慶福;楊斌;張思釗;熊熙;李勇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南榮嵐智能科技有限公司
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02;C04B14/06;C01B33/158;C04B111/40
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明公開了一種隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料及其制備方法，該氣凝膠梯度復(fù)合材料，以乙醇、去離子水作為溶劑，充分溶解硅源，再用酸性催化劑，以無機纖維作為纖維增強體，通過溶膠?凝膠、老化、溶劑置換的方法，制得梯度復(fù)合材料終態(tài)凝膠，經(jīng)二氧化碳超臨界干燥處理，最終得到隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣凝膠復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國對強大國防軍事力量的迫切需求，針對現(xiàn)有國防軍工用高性能復(fù)合材料存在的技術(shù)瓶頸，特別是對極限環(huán)境下能反復(fù)使用的高端材料提出了更多的性能要求。超音速飛行器在高速飛行時，飛行器外表面溫度可達1200℃，高速飛行時產(chǎn)生的熱量較高，因此需要較好的隔熱材料來保護內(nèi)部精密設(shè)備不受損壞。此外，該隔熱材料同樣需要有較低的密度來避免額外的能量損耗。

氣凝膠是一種以氣體為分散介質(zhì)的納米多孔的孔徑尺寸集中在1-100nm之間的開孔型固態(tài)材料，具有高比表面、納米級孔洞、低密度等特殊微結(jié)構(gòu)的絕熱固態(tài)材料。二氧化硅氣凝膠是現(xiàn)制備技術(shù)較為完善的氣凝膠之一，以其良好的理化性質(zhì)、超低的熱導(dǎo)率，受到保溫隔熱材料行業(yè)的普遍認(rèn)同和好評。但是傳統(tǒng)的單一體系的SiO₂氣凝膠材料耐受溫度只能達到600℃，極大地限制了材料的應(yīng)用范圍。另外由于純硅基氧化物氣凝膠的脆性大，難加工，基本無法實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

目前已有耐高溫氧化鋁-氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料的研究，例如中國專利CN201010300112耐高溫氧化鋁-氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料的制備方法，包括如下操作步驟：(1)Al₂O₃溶膠配制；(2)SiO₂溶膠配制；(3)Al₂O₃-SiO₂溶膠的制備；(4)含SiC涂層增強纖維的制備；(5)將含SiC涂層的增強纖維氈或纖維預(yù)制件與Al₂O₃-SiO₂溶膠混合；(6)老化；(7)超臨界流體干燥處理。使用本發(fā)明制備之Al₂O₃-SiO₂氣凝膠復(fù)合材料，使用溫度可達1200℃，同時具有良好隔熱性能和力學(xué)性能。又例如中國專利CN20171011540一種耐高溫泡沫增強SiO₂氣凝膠絕熱材料及其制備方法，所述的耐高溫增強SiO₂氣凝膠絕熱材料包括碳泡沫增強體、網(wǎng)格狀碳化硅納米線、SiO₂氣凝膠，網(wǎng)格狀碳化硅納米線填充分割碳泡沫內(nèi)部孔隙空間，SiO₂氣凝膠均勻填充于碳泡沫增強體，密度為0.05-0.15g/cm³，孔隙率大于90％。碳泡沫增強體為柔性碳泡沫，由三聚氰胺泡沫高溫?zé)峤獾玫?，網(wǎng)格狀碳化硅納米線，直徑為50-20nm?；瘜W(xué)氣相沉積制備碳化硅-碳復(fù)合泡沫，采用常壓干燥技術(shù)制備SiO₂氣凝膠進而得到耐高溫泡沫增強SiO₂氣凝膠絕熱材料。

因此，研究隔熱、耐高溫氣凝膠復(fù)合材料，對我國的航空航天領(lǐng)域具有重要的現(xiàn)實意義，具有很好的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有氣凝膠隔熱材料溫度適用范圍過窄、力學(xué)機械強度差的不足，提供了一種隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料及其制備方法，采用纖維預(yù)制件對氣凝膠進行結(jié)構(gòu)增強，為解決界面問題，在每層之間加入偶聯(lián)劑使其形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進而形成一體化的隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料，該材料具有良好的保溫隔熱性能，可以滿足在極限條件下反復(fù)正常工作。

本發(fā)明所述的一種隔熱、耐高溫氣凝膠梯度復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：