[发明专利]一种陶瓷纤维隔热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷纤维隔热材料及其制备方法，属于材料科学技术领域。

背景技术

陶瓷纤维制品由于具有良好的高温隔热性能，近年来在航空航天等领域获得了较广泛的应用。随着航空航天、先进武器装备等技术的快速发展，对低热导率隔热材料的需求越来越迫切，同时对隔热材料的性能要求也越来越高。随着超高速飞行器以及大功率发动机等高技术装备的发展，隔热问题越来越成为人们关注的热点，也成为制约高技术设备发展的关键因素之一。对于许多工业设备采用低热导率的隔热材料，也将会改善工作环境，节约能源，降低消耗。陶瓷纤维制品在较高的温度下具有稳定的隔热性能和耐化学侵蚀性。然而，该类纤维制品的热导率相对较高，不能满足一些应用场合的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种陶瓷纤维隔热材料及其制备方法，通过在陶瓷纤维表面涂覆一层高近红外发射颜料层，降低陶瓷纤维制品的热导率。

本发明采取的技术方案为：

一种陶瓷纤维隔热材料，在陶瓷纤维表面涂覆高近红外反射溶胶，经过热处理在陶瓷纤维表面形成一层主要成分为FeCr₂O₄的高近红外反射颜料层。

本实验使用的陶瓷纤维优选为硅酸铝纤维，，高近红外反射颜料层的厚度为60~80um。

一种陶瓷纤维隔热材料的制备方法，包括步骤如下：

（1）将硝酸铁、硝酸铬与去离子水按摩尔比为1：1：5~10，配成混合溶液，并混合均匀形成A溶液；

（2）将柠檬酸加入到其摩尔量4~7倍的乙二醇中，配成B溶液；

（3）将B溶液以A与B体积比为2~4：1的比例缓慢地加入A溶液中，搅拌均匀，配成C溶液，将C溶液在50~90℃水浴中加热搅拌，搅拌1~3个小时后，形成稳定的溶胶；

（4）将陶瓷纤维以溶胶与陶瓷纤维质量比为2~5:1的比例充分浸渍于上述溶胶中，浸渍15~30min；

（5）把表面含有溶胶的陶瓷纤维放在烘箱中，在50~80℃的温度下干燥至完全烘干；

（6）把烘干的陶瓷纤维放在马弗炉中以3~8℃/min速度升温至250℃后保温1h，再以相同的速率升温至600℃后保温1h，最后随炉冷却至室温，形成包覆有高近红外反射颜料层的陶瓷纤维，即陶瓷纤维隔热材料。

本发明采用溶胶凝胶工艺，在陶瓷纤维表面涂覆高近红外反射溶胶，经过高温处理，在陶瓷纤维表面形成一层高近红外反射颜料层；再将这种涂覆高近红外反射颜料的纤维，制备成低热导率的隔热材料。要使纤维的涂覆达到一定的厚度，可重复上述步骤，即得包覆高近红外反射涂层的复合纤维。本发明采用的陶瓷纤维优选为硅酸铝纤维，在陶瓷纤维表面附着高近红外反射颜料，是提高陶瓷纤维隔热性能的一条有效途径。

与现有的隔热材料相比，本发明的优良效果如下：

（1）由于采用颜料涂覆纤维复合隔热材料的热导率（热导率最低可达到0.048W/(M·K)）比现有的隔热材料的热导率低许多（热导率最低可达到0.054W/(M·K)）。

（2）本发明工艺简单，生产成本低而且具有优良的性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此，陶瓷纤维选用硅酸铝纤维。

实施例1：

（1）按照实验方案，将硝酸铁、硝酸铬与去离子水的摩尔比为1:1:6的比例在烧杯中配成混合溶液，并混合均匀形成A液；

（2）将柠檬酸加入到其5倍摩尔量的乙二醇中，配成B溶液；

（3）将B液以A/B体积比为2的比例缓慢地加入A液中，搅拌均匀，配成C液，将C溶液在60℃水浴中加热搅拌，搅拌1个小时后，形成稳定的溶胶；

（4）将陶瓷纤维以溶胶/陶瓷纤维质量比为3的比例充分浸渍于上述溶胶中，浸渍20min；

（5）把表面含有溶胶的陶瓷复合纤维放在烘箱中，在60℃下干燥至完全烘干；

（6）把复合纤维放在马弗炉中以4℃/min升温至250℃后保温1h，再以相同的速率升温至600℃后保温1h，最后随炉冷却至室温，形成包覆有高近红外反射颜料层厚度为68um的陶瓷隔热材料，其热导率为0.058W/(M·K)。

实施例2：

（1）按照实验方案，将硝酸铁、硝酸铬与去离子水的摩尔比为1:1:8的比例在烧杯中配成混合溶液，并混合均匀形成A液；

（2）将柠檬酸加入到其6倍摩尔量的乙二醇中，配成B溶液；