本发明专利技术涉及一种轻质增韧隔热复合材料构件及其制备方法和应用。所述方法包括如下步骤：(1)采用无机增韧剂对纤维预制体构件进行表面增韧处理，得到增韧纤维预制体构件；(2)采用溶胶前驱体浸渍所述增韧纤维预制体构件，得到浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件；(3)将浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件依次进行凝胶老化和干燥的步骤，得到轻质增韧隔热复合材料构件。本发明专利技术方法工序简单、操作简便，能够大幅度缩短构件成型周期、提高构件生产效率，降低生产成本；本发明专利技术制得的轻质增韧隔热复合材料构件主要应用于航空航天工业、民用工业等领域。民用工业等领域。民用工业等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种轻质增韧隔热复合材料构件及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于隔热材料
，尤其涉及一种轻质增韧隔热复合材料构件及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]超高声速飞行器在大气层中长时高速巡航的过程中，飞行器要承受严酷的气、热载荷作用。为了保证飞行器外形结构完整，内部的元器件正常工作，需要使用兼具耐温隔热和承载功能的外防热材料。目前应用比较多的外防热材料分为烧蚀和非烧蚀两类。其中非烧蚀类外防热材料主要有刚性陶瓷瓦隔热材料、耐高温夹层结构气凝胶隔热材料等，制备工艺较为复杂，涉及高温烧结、超临界干燥等处理工序，周期较长，成本较高。
[0003]基于此，非常有必要提供一种新型的轻质增韧隔热复合材料构件及其制备方法。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，本专利技术提供了一种轻质增韧隔热复合材料构件及其制备方法和应用。本专利技术方法工序简单、操作简便，能够大幅度缩短构件成型周期、提高构件生产效率，能够有效降低隔热材料构件的生产成本；本专利技术制得的轻质增韧隔热复合材料构件主要应用于航空航天工业、民用工业等领域。
[0005]本专利技术在第一方面提供了一种轻质增韧隔热复合材料构件的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0006](1)采用无机增韧剂对纤维预制体构件进行表面增韧处理，得到增韧纤维预制体构件；
[0007](2)采用溶胶前驱体浸渍所述增韧纤维预制体构件，得到浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件；
[0008](3)将浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件依次进行凝胶老化和干燥的步骤，得到轻质增韧隔热复合材料构件。
[0009]优选地，所述纤维预制体构件为具有梯度结构的纤维预制体构件。
[0010]优选地，所述无机增韧剂为二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶和氧化锆溶胶中的一种或多种。
[0011]优选地，所述溶胶前驱体为二氧化硅溶胶前驱体和/或三氧化二铝溶胶前驱体。
[0012]优选地，步骤(1)为：将无机增韧剂涂覆在所述纤维预制体构件的表面然后经过干燥和固化的步骤以对所述纤维预制体构件进行表面增韧处理，得到增韧纤维预制体构件。
[0013]优选地，对所述纤维预制体构件进行表面增韧处理时，所述干燥的温度为20～150℃，所述干燥的时间为1～12h，和/或所述固化的温度为20～200℃，所述固化的时间为12～48h。
[0014]优选地，步骤(2)为：将所述增韧纤维预制体构件置于成型模具内，通过常压浸渍、负压浸渍或加压浸渍的方式使得所述增韧纤维预制体构件与所述溶胶前驱体进行复合浸
渍成型，得到浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件；其中，所述成型模具与所述增韧纤维预制体构件表面增韧的一侧相贴合的一面采用设置有排胶孔的成型面结构形式或采用预设间隙-填充导流网的成型面结构形式。
[0015]优选地，在步骤(3)中，所述凝胶老化的温度为60～150℃，所述凝胶老化的时间为1～7d；和/或在步骤(3)中，所述干燥的温度为20～150℃，所述干燥的时间为1～7d。
[0016]本专利技术在第二方面提供了由本专利技术在第一方面所述的制备方法制得的轻质增韧隔热复合材料构件。
[0017]本专利技术在第三方面提供了由本专利技术在第一方面所述的制备方法制得的轻质增韧隔热复合材料构件在航空航天工业领域或民用工业领域中作为外防热材料的应用。
[0018]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0019](1)本专利技术方法较传统的非烧蚀外防热材料的制备工艺，不涉及高温处理、超临界干燥等生产环节，大幅度减少了工序数量和制备周期，降低了生产成本。
[0020](2)本专利技术方法需要设备少、操作简便、对环境污染小。
[0021](3)本专利技术方法对于单独分块或整体舱段级的规则及非规则形状的隔热复合材料构件均可适用，在航空航天工业的环境中具有广泛的应用前景。
附图说明
[0022]本专利技术附图仅仅为了说明目的提供，图中各部件的形状与尺寸不一定与实际产品一致。
[0023]图1是本专利技术中所述的具有梯度结构的纤维预制体构件的结构示意图。图1中：1：表面高密度布层；2：中间低密度层；3：内面高密度层3。
[0024]图2是本专利技术中所述的成型模具与所述增韧纤维预制体构件表面增韧的一侧相贴合的一面采用的成型面的结构示意图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术在第一方面提供了一种轻质增韧隔热复合材料构件的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0027](1)采用无机增韧剂对纤维预制体构件进行表面增韧处理，得到增韧纤维预制体构件；在本专利技术中，是对所述纤维预制体构件的外表面进行整体增韧处理，对所述纤维预制体构件的内表面不进行增韧处理；
[0028](2)采用溶胶前驱体浸渍所述增韧纤维预制体构件，得到浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件；本专利技术对溶胶前驱体没有特别要求，在本专利技术中，所述溶胶前驱体例如可以选自由二氧化硅溶胶前驱体和三氧化二铝溶胶前驱体组成的组；
[0029](3)将浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件依次进行凝胶老化和干燥的步骤，得到轻质增韧隔热复合材料构件。
[0030]本专利技术提供了一种新型轻质增韧隔热复合材料构件的制备方法，本专利技术方法采用无机增韧剂将纤维预制体构件进行表面增韧处理，提高了隔热复合材料构件的表面强度、抗冲刷性能等综合性能，并且本专利技术发现，采用无机增韧剂进行表面增韧处理后的纤维预制体构件在与溶胶前驱体浸渍复合后直接经过凝胶老化和常压干燥的步骤即可制得轻质增韧隔热复合材料构件，无需经过高温处理、超临界干燥等复杂、代价昂贵的生产环节，即可达到与传统制备工艺制得的非烧蚀外防热材料如耐高温夹层结构气凝胶隔热材料相当的表面强度、隔热性能以及抗冲刷性能，在一些优选的实施例中，本专利技术制得的轻质增韧隔热复合材料构件的面板强度不小于20MPa，室温热导率不大于0.05W/m
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K，密度不大于0.6g/cm3，耐温不小于900℃；本专利技术方法较传统的非烧蚀外防热材料的制备工艺，能够整体成型舱段构件，方法简单，不涉及高温处理、超临界干燥等操作复杂、代价昂贵的生产环节，大幅度减少了工序数量和制备周期，提高了构件生产效率，大幅度降低了生产成本；本专利技术方法的构件制备周期约30～45天，较传统夹层结构隔热复合材料制备周期的75天左右，制备周期明显缩短，成本降低不小于50％。本专利技术方法需要设备少、操作简便、周期短、对环境污染小。本专利技术方法对于单独分块或整体舱段级的规则及非规则形状的隔热复合材料构件均可适用，在航空航天工业的环境中具本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轻质增韧隔热复合材料构件的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)采用无机增韧剂对纤维预制体构件进行表面增韧处理，得到增韧纤维预制体构件；(2)采用溶胶前驱体浸渍所述增韧纤维预制体构件，得到浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件；(3)将浸渍复合有溶胶前驱体的增韧纤维预制体构件依次进行凝胶老化和干燥的步骤，得到轻质增韧隔热复合材料构件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纤维预制体构件为具有梯度结构的纤维预制体构件。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述无机增韧剂为二氧化硅溶胶、氧化铝溶胶和氧化锆溶胶中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶胶前驱体为二氧化硅溶胶前驱体和/或三氧化二铝溶胶前驱体。5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)为：将无机增韧剂涂覆在所述纤维预制体构件的表面然后经过干燥和固化的步骤以对所述纤维预制体构件进行表面增韧处理，得到增韧纤维预制体构件。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：对所述纤维预制体构件进行表面增韧处理时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋寒，李文静，雷朝帅，张恩爽，赵英民，张昊，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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