[发明专利]一种基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料的制备方法

说明书

一种基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料的制备方法，本发明涉及一种柔性隔热复合材料的制备方法，它为了解决现有充气式再入减速器迎风面材料的耐热冲击性能和耐温性能不强的问题。制备方法：一、将二氧化硅溶胶与氧化铝溶胶混合，得到硅铝复合溶胶；二、硅铝复合溶胶注入莫来石纤维中浸渍，得到复合凝胶；三、采用叔丁醇与去离子水的混合溶液进行溶剂置换；四、在置换后的凝胶上滴加醇溶剂进行老化；五、冷冻干燥处理。本发明采用冷冻干燥方法，以莫来石纤维作为增强相，在芳纶织物表面附着该柔性隔热复合材料，在120KW/m²的环境下进行烧蚀，能够承受烧蚀时间长达60s，具有良好的耐温性能和耐热冲击性能。

技术领域

本发明涉及一种柔性隔热复合材料的制备方法。

背景技术

充气式再入减速器是一种新型的弹道式大气再入飞行器，它在再入的过程中可利用其充气结构展开阻力面提供气动阻力，从而保证有效载荷安全到达地面。这就要求充气式再入减速器迎风面材料需要具有可折叠、耐热冲击性能强、具有一定隔热能力等技术特点。

现有的隔热材料大多采用刚性隔热材料，无法满足充气展开结构的柔性需求，而已有的柔性氧化硅气凝胶隔热材料耐温性能较差，无法满足充气式再入减速器返回时的高温要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有充气式再入减速器迎风面材料的耐热冲击性能和耐温性能不强的问题，而提供一种基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料的制备方法。

本发明基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料的制备方法按下列步骤实现：

一、按照二氧化硅溶胶中Si与氧化铝溶胶中Al的摩尔比为1:(2～3)将二氧化硅溶胶与氧化铝溶胶混合，搅拌混合均匀得到硅铝复合溶胶；

二、将硅铝复合溶胶注入莫来石纤维中充分浸渍，静置处理后得到莫来石纤维-硅铝复合凝胶；

三、采用叔丁醇与去离子水的混合溶液对莫来石纤维-硅铝复合凝胶进行溶剂置换，得到置换后的凝胶；

四、在置换后的凝胶上滴加醇溶剂进行24h～48h的老化，得到老化的复合凝胶；

五、对步骤四得到的老化的复合凝胶进行冷冻干燥处理，得到基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料。

本发明首次采用冷冻干燥方法，利用耐温性能较强的莫来石纤维作为增强相，以具有纳米基本空隙、低导热系数、耐温性能强的氧化铝基气凝胶为基体，而提出一种基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料制备方法，以便对充气式再入减速器结构中承力材料芳纶织物进行有效的热力学防护，以解决充气式再入减速器迎风面材料的耐热、可折叠的问题。

本发明所述的基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料包含以下有益效果：

1、本发明制备得到的柔性复合材料隔热层通过采用缝补或耐高温胶粘接的方式附着在芳纶织物表面，可以对芳纶织物进行有效的热力学防护，在120KW/m²的环境下进行烧蚀的过程中，承受烧蚀时间长达60s。

2、将制备得到的柔性复合材料隔热层与芳纶织物粘贴后得到的叠层材料具有良好的柔性，可以对其进行对折，同时隔热层中气凝胶材料无明显脱落。

3、热冲击实验中，在热流密度为120W/m²的环境下，纯芳纶织物瞬间燃烧，强度完全损失，而具有基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料保护的芳纶织物在烧蚀过程结束后剩余强度高于85％，纤维表面碳化不明显。

4、本发明制备得到的基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料具有良好的耐温性能，其使用温度可以达到1200℃。

附图说明

图1为实施例一得到的基于硅铝复合气凝胶的柔性隔热复合材料的电镜图；