高溫相變隔熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫相變隔熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是可重復(fù)使用航天器、臨近空間飛行器和高 超聲速飛行器等面向未來飛行器的快速發(fā)展，熱防護(hù)系統(tǒng)和材料已成為制約飛行器研發(fā)能 否成功的最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著飛行馬赫數(shù)的不斷提高，對(duì)熱防護(hù)材料的使用溫度 的要求越來越高，工作時(shí)，燃燒室外壁的溫度高達(dá)2200K以上，為了保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)金屬殼體及 其周邊的電子設(shè)備，同時(shí)減少熱量的散耗及其帶來的明顯的紅外信號(hào)特征，燃燒室外壁采 用超高溫隔熱材料進(jìn)行熱防護(hù)。
[0003] 相變吸熱材料在相變過程中吸收大量的熱，因此相變吸熱材料可以有效降低溫 度。但通常的相變材料的相變溫度低，不適合在高溫環(huán)境下使用。如石蠟的相變47-64°C， 密度為〇.9g/cm3,吸熱能力為200-220J/g。并且只有單一的儲(chǔ)熱功能，不具備隔熱性能。近 年來研制了一些新型相變材料，如采用無機(jī)混合鹽（KN03-NaN03)作為相變材料，膨脹石墨 作為導(dǎo)熱強(qiáng)化相，目標(biāo)為制成導(dǎo)熱系數(shù)為5?15WAm?!()的相變儲(chǔ)能復(fù)合材料，雖然具備 一定的隔熱性能，但儲(chǔ)熱能力差，儲(chǔ)能密度為200kJ/kg。因此，現(xiàn)有相變儲(chǔ)熱材料存在功能 單一，不具備隔熱性能、不能耐高溫、儲(chǔ)熱能力差等問題

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高溫相變隔熱材料及其制備方法，主要目的是 提高耐溫溫度，及儲(chǔ)熱性能。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案：
[0006] 一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高溫相變隔熱材料，其原料由如下組分組成：
[0007] 耐高溫基體材料 20?79. 5重量份
[0008] 耐高溫相變吸熱材料 20?79. 5重量份
[0009] 增強(qiáng)纖維 0? 5?60重量份。
[0010] 作為優(yōu)選，所述耐高溫基體材料為氧化鋁粉體、莫來石粉體或氧化鋯粉體。
[0011] 作為優(yōu)選，所述耐高溫基體材料為粉體，粒徑范圍為10-300nm。
[0012] 作為優(yōu)選，所述耐高溫相變材料為氟化鎂粉體、氟化鎳粉體或氟化鈉粉體。
[0013] 作為優(yōu)選，所述耐高溫相變材料為粉體，粒徑范圍為10-300nm。
[0014] 作為優(yōu)選，所述增強(qiáng)纖維為短切纖維，纖維直徑為1-20ym，長度為0. 5-50mm。
[0015] 作為優(yōu)選，所述增強(qiáng)纖維為高硅氧纖維、石英纖維、莫來石纖維、或氧化鋁纖維。
[0016] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述任一種高溫相變隔熱材料的制備方法， 包括如下步驟：
[0017] 將按比例稱好的耐高溫基體材料、增強(qiáng)纖維和耐高溫相變材料加入去離子水混合 打漿均勻，獲得混合料；
[0018] 將均勻的混合料，加入模具中，模壓成形，得到濕坯；
[0019] 模壓成形后的濕坯常壓干燥得到干坯，然后將干坯高溫煅燒即得高溫相變隔熱材 料。
[0020] 作為優(yōu)選，所述濕坯在常壓50°C?250°C干燥，獲得生坯；所述生坯在高溫爐中 400°C?800°C高溫煅燒0? 5?6h。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 1、本發(fā)明實(shí)施例的高溫相變吸熱隔熱材料的基體可耐1600°C高溫。
[0023] 2、本發(fā)明實(shí)施例的高溫相變吸熱隔熱材料的高溫相變吸熱的溫度比較高，在 1200°C-1300°C，可用于航空航天熱防護(hù)及工業(yè)余熱回收等高溫領(lǐng)域。
[0024] 3、本發(fā)明實(shí)施例的高溫相變吸熱隔熱材料吸熱能力強(qiáng)，可達(dá)600_700J/g。
[0025] 4、本發(fā)明實(shí)施例的高溫相變吸熱隔熱材料的制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。在 下述說明中，不同的"一實(shí)施例"或"實(shí)施例"指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí) 施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0027] 高溫相變隔熱材料，其原料由如下組分組成：
[0028] 耐高溫基體材料 20?79. 5重量份
[0029] 耐高溫相變吸熱材料 20?79. 5重量份
[0030] 增強(qiáng)纖維 0. 5?60重量份。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例的高溫相變隔熱材料通過適當(dāng)比例的耐高溫基體材料、耐高溫相變 吸熱材料以及增強(qiáng)纖維即可獲得骨架耐溫溫度高，相變溫度高，儲(chǔ)熱能力強(qiáng)的隔熱材料。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 粒徑為10-300nm的氧化鋁粉體20重量份，粒徑為10-300nm的氟化鎂粉體79. 5 重量份，石英纖維〇. 5重量份，其中石英纖維為短切纖維，纖維直徑為1-20ym，長度為 0. 5-50mm;將按上述比例混合的原料與去離子水混合，在打漿機(jī)中打漿，充分混合均勻，得 到均勻的混合料；將得到的混合料注入到模具中，采用壓機(jī)壓力成形，獲得濕坯；將獲得的 濕坯常壓50°C?250°C干燥，獲得生坯；將獲得的生坯在高溫爐中400°C?800高溫煅燒 0. 5?6h，即得到高溫相變吸熱隔熱材料。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 與實(shí)施例1不同在于，莫來石粉體20重量份，氟化鎳粉體20重量份，莫來石纖維 60重量份。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 與實(shí)施例1不同在于，氧化鋯粉體79. 5重量份，氟化鈉粉體20重量份，氧化鋁纖 維0. 5重量份。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 與實(shí)施例1不同在于，氧化鋁粉體20重量份，氟化鎂粉體79. 5重量份，短切高硅 氧纖維0.5重量份。
[0040] 實(shí)施例5
[0041] 與實(shí)施例1不同在于，莫來石粉體49. 5重量份，氟化鎳粉體49. 5重量份，氧化鋁 纖維1重量份。
[0042] 實(shí)施例6
[0043] 與實(shí)施例1不同在于，氧化鋯粉體33重量份，氟化鈉粉體65重量份，石英纖維2 重量份。
[0044] 實(shí)施例7
[0045] 與實(shí)施例1不同在于，氧化鋁粉體45重量份，氟化鎂粉體20重量份，短切高硅氧 纖維35重量份。
[0046] 實(shí)施例8
[0047] 與實(shí)施例1不同在于，氧化鋯粉體40重量份，氟化鈉粉體58重量份，石英纖維2 重量份。
[0048] 實(shí)施例9
[0049] 與實(shí)施例1不同在于，莫來石粉體43重量份，氟化鎂粉體55重量份，氧化鋁纖維 2重量份。
[0050] 實(shí)施例10
[0051] 與實(shí)施例1不同在于，氧化鋁粉體40重量份，氟化鎳粉體55重量份，石英纖維5 重量份。
[0052] 現(xiàn)有的相變材料的基體材料的耐溫低，多在600°C以下，本發(fā)明實(shí)施例的基體耐溫 高在1600°C以上。本發(fā)明實(shí)施例的吸熱能力強(qiáng)。本發(fā)明實(shí)施例的相變隔熱材料，在相變物 質(zhì)在發(fā)生固液相轉(zhuǎn)變之后，基體材料能成功的將液相封裝，使其不能流出，保證相變材料的 完整、有效。本發(fā)明實(shí)施例通過基體材料原料處理、成型工藝控制，獲得結(jié)構(gòu)均勻、孔徑尺寸 合適的材料，使相變物質(zhì)均勻分散在基本的微孔之中。
[0053] 參照GB/T17911. 3-1999耐火陶瓷纖維制品體積密度試驗(yàn)方法，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 的高溫相變隔熱材料及對(duì)比例進(jìn)行性能測(cè)試，所得結(jié)果見下表1。其中對(duì)比例1為無機(jī)混合 鹽（KN03-NaN03)相變材料，對(duì)比例2為石蠟/陶粒相變材料。
[0054] 表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高溫相變隔熱材料，其特征在于，其原料由如下組分組成： 耐高溫基體材料 20?79. 5重量份 耐高溫相變吸熱材料20?79. 5重量份 增強(qiáng)纖維 0. 5?60重量份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變隔熱材料，其特征在于，所述耐高溫基體材料為氧 化鋁粉體、莫來石粉體或氧化鋯粉體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變隔熱材料，其特征在于，所述耐高溫基體材料為粉 體，粒徑范圍為10-300nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變隔熱材料，其特征在于，所述耐高溫相變材料為氟 化鎂粉體、氟化鎳粉體或氟化鈉粉體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變隔熱材料，其特征在于，所述耐高溫相變材料為粉 體，粒徑范圍為10-300nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變隔熱材料，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維為短切纖維， 纖維直徑為1-20 μ m，長度為0· 5-50臟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫相變隔熱材料，其特征在于，所述增強(qiáng)纖維為高硅氧纖 維、石英纖維、莫來石纖維、或氧化鋁纖維。
8. 權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高溫相變隔熱材料的制備方法，包括如下步驟： 將按比例稱好的耐高溫基體材料、增強(qiáng)纖維和耐高溫相變材料加入去離子水混合打漿 均勻，獲得混合料； 將均勻的混合料，加入模具中，模壓成形，得到濕坯； 模壓成形后的濕坯常壓干燥得到干坯，然后將干坯高溫煅燒即得高溫相變隔熱材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述濕坯在常壓50°C?250°C干燥，獲得 生坯；所述生坯在高溫爐中400°C?800°C高溫煅燒0. 5?6h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫相變隔熱材料及其制備方法，其中高溫相變隔熱材料的原料由如下組分組成：耐高溫基體材料20～79.5重量份；耐高溫相變吸熱材料20～79.5重量份；增強(qiáng)纖維0.5～60重量份。本發(fā)明的高溫相變隔熱材料具有耐溫溫度高，儲(chǔ)熱性能好的特點(diǎn)。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-80
【公開號(hào)】CN104591767
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510020733
【發(fā)明人】王廣海, 陳玉峰, 孫浩然, 孫現(xiàn)凱, 張峰, 張世超, 鄧可為, 李世新, 方凱
【申請(qǐng)人】中國建筑材料科學(xué)研究總院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日