一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料及其制备方法。所述方法包括：提供纳米隔热材料用物料；所述纳米隔热材料用物料由高温纳米隔热分散物料、中温纳米隔热分散物料和低温纳米隔热分散物料依次铺料而成，在所述铺料的过程中，在所述纳米隔热材料用物料的内部穿插铺设有多层反射屏；将内部穿插铺设有多层反射屏的所述纳米隔热材料用物料进行模压，制得基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料。本发明专利技术中的纳米隔热材料的梯度结构的设计，克服了单一纳米隔热材料耐高温、低导热的矛盾；反射屏的引入，有效遏制了红外热辐射；本发明专利技术的纳米隔热材料展现出耐超高温、超低热导率的优异性能。率的优异性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米隔热材料制备
，尤其涉及一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纳米隔热材料具有轻质、耐高温以及低导热的特点，是理想的隔热材料，广泛应用于国防工业的各个领域。随着武器装备的更新换代，装备的隔热需求日益提高，传统的单一型隔热材料已经很难满足应用需求。急需开展具有梯度结构的纳米隔热材料，充分结合多种类型材料的优势，克服单一隔热材料耐高温、低导热的矛盾。
[0003]纳米隔热材料为多孔材料，多孔材料在高温1000℃以上环境使用时，红外热辐射极易穿透多孔材料本体，使得材料高温导热系数急剧增大，带来隔热性能的快速下降。因此，急需设计制备具有高效红外辐射屏蔽功能的梯度纳米隔热材料，以降低隔热材料导热系数，提高材料耐温隔热性能。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料及其制备方法。
[0005]本专利技术提供了一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0006](1)提供纳米隔热材料用物料；所述纳米隔热材料用物料由高温纳米隔热分散物料、中温纳米隔热分散物料和低温纳米隔热分散物料依次铺料而成，在所述铺料的过程中，在所述纳米隔热材料用物料的内部穿插铺设有多层反射屏；
[0007](2)将内部穿插铺设有多层反射屏的所述纳米隔热材料用物料进行模压，制得基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料。
[0008]优选地，所述高温纳米隔热分散物料由选自碳化硅纤维和/或氧化锆纤维的纤维和选自碳化硅纳米粉体和/或氧化锆纳米粉体的粉体组成，所述纤维与所述粉体的质量比为(1～3)：1；所述中温纳米隔热分散物料由选自氧化铝纤维和/或莫来石纤维的纤维和氧化铝粉体组成，所述纤维与所述氧化铝粉体的质量比为1：(2～10)；和/或所述低温纳米隔热分散物料由选自石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维中的一种或多种的纤维和二氧化硅纳米粉体组成，所述纤维与所述二氧化硅纳米粉体的质量比为1：(5～10)。
[0009]优选地，所述反射屏为石墨纸、钼箔、钛箔、不锈钢箔、镍箔、铝箔中的一种或多种；每层所述反射屏的厚度为0.01～0.5mm；和/或相邻两层所述反射屏之间的距离为0.5～5mm。
[0010]优选地，在进行所述模压之后，所述高温纳米隔热分散物料、所述中温纳米隔热分散物料、低温纳米隔热分散物料分别形成所述基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料的高温层、中温层和低温层；所述高温层的总厚度、所述中温层的总厚度和所述低温层的总厚度
独立地为2～10mm。
[0011]优选地，通过液压机进行所述模压，所述模压的压力为0.5～3MPa。
[0012]优选地，所述反射屏为改性反射屏，所述改性反射屏通过如下步骤制备而成：
[0013](a)用含有无机粘合剂的水溶液将低导热组分、低发射率组分分散均匀，得到多功能涂料；
[0014](b)将所述多功能涂料喷涂或刮涂在反射屏上，然后经干燥，制得改性反射屏；所述改性反射屏由反射屏和形成在所述反射屏的表面的涂层组成。
[0015]优选地，所述涂层的厚度为20～200μm；和/或所述干燥的温度为90～150℃，所述干燥的时间为18～36h。
[0016]优选地，所述低导热组分为氧化铝气凝胶粉、二氧化硅气凝胶粉、氧化铝空心球、二氧化硅空心球中的一种或多种；所述低发射率组分为氧化锌粉、氧化铈粉、银粉中的一种或多种；和/或所述无机粘合剂为磷酸铝粘合剂和/或硅酸钠粘合剂。
[0017]优选地，在所述多功能涂料中：所述低导热组分与所述低发射率组分的质量比为(1～4)：1；和/或所述低导热组分和所述低发射率组分的质量之和与含有无机粘合剂的水溶液的质量比为(1～2)：(2～4)。
[0018]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基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料。
[0019]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术采用梯度结构设计，将纳米隔热材料分为“高温+中温+低温”的梯度形式，其中高温层材料采用可耐超高温、抗辐射优异的组分，中温层材料采用耐温性优异、隔热性能相对优异的组分，低温层材料采用具有极低热导率的组分，充分结合多种类型材料的优势，解决了单一纳米隔热材料耐高温、低导热的矛盾；本专利技术同时在纳米隔热材料内部引入了红外辐射屏(反射屏)，具有高效的红外辐射屏蔽功能，解决了多孔材料在高温1000℃以上环境使用时，红外热辐射极易穿透多孔材料本体而导致材料高温导热系数急剧增大的问题，本专利技术有效提升了纳米隔热材料的综合隔热性能。
[0021](2)本专利技术在一些优选的实施方案中，所述反射屏采用了改性反射屏，通过在反射屏的表面制备了合适的涂层，在不改变反射屏红外辐射屏蔽性能的同时，降低了反射屏的导热系数和发射率，解决了传统反射屏存在的发射率高、固相导热系数较大的问题，改善了反射屏的综合性能，进一步降低了纳米隔热材料的导热系数，更有效地提升了纳米隔热材料的高温隔热性能。
具体实施方式
[0022]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。
[0023]本专利技术中的基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料主要由高温纳米隔热材料、中温纳米隔热材料以及低温纳米隔热材料组成，不同耐温纳米隔热材料内部均布置有具有良好红外热辐射屏蔽性能的反射屏；本专利技术中的基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料的制
备步骤主要如下：高温纳米隔热分散物料、中温纳米隔热分散物料和低温纳米隔热分散物料的机械融合分散，物料的分层装填及反射屏的间隔布置，模压压制成型。
[0024]本专利技术在第一方面提供了一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0025](1)提供纳米隔热材料用物料；所述纳米隔热材料用物料由高温纳米隔热分散物料、中温纳米隔热分散物料和低温纳米隔热分散物料依次铺料而成，在所述铺料的过程中，在所述纳米隔热材料用物料的内部穿插铺设(即间隔铺设)有多层反射屏；
[0026](2)将内部穿插铺设有多层反射屏的所述纳米隔热材料用物料进行模压(即模压压制)，制得基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料。
[0027]本专利技术采用梯度结构设计，将纳米隔热材料分为“高温+中温+低温”的梯度形式，其中高温层材料采用可耐超高温、抗辐射优异的组分，中温层材料采用耐温性优异、隔热性能相对优异的组分，低温层材料采用具有极低热导率的组分，充分结合多种类型材料的优势，解决了单一纳米隔热材料耐高温、低导热的矛盾；本专利技术同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)提供纳米隔热材料用物料；所述纳米隔热材料用物料由高温纳米隔热分散物料、中温纳米隔热分散物料和低温纳米隔热分散物料依次铺料而成，在所述铺料的过程中，在所述纳米隔热材料用物料的内部穿插铺设有多层反射屏；(2)将内部穿插铺设有多层反射屏的所述纳米隔热材料用物料进行模压，制得基于反射屏的超高温梯度纳米隔热材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高温纳米隔热分散物料由选自碳化硅纤维和/或氧化锆纤维的纤维和选自碳化硅纳米粉体和/或氧化锆纳米粉体的粉体组成，所述纤维与所述粉体的质量比为(1～3)：1；所述中温纳米隔热分散物料由选自氧化铝纤维和/或莫来石纤维的纤维和氧化铝粉体组成，所述纤维与所述氧化铝粉体的质量比为1：(2～10)；和/或所述低温纳米隔热分散物料由选自石英纤维、高硅氧纤维、硅酸铝纤维中的一种或多种的纤维和二氧化硅纳米粉体组成，所述纤维与所述二氧化硅纳米粉体的质量比为1：(5～10)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述反射屏为石墨纸、钼箔、钛箔、不锈钢箔、镍箔、铝箔中的一种或多种；每层所述反射屏的厚度为0.01～0.5mm；和/或相邻两层所述反射屏之间的距离为0.5～5mm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在进行所述模压之后，所述高温纳米隔热分散物料、所述中温纳米隔热分散物料、低温纳米隔热分散物料分别形成所述基于反射屏的超高温梯度纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德隆，纪旭阳，刘晓波，何沐，张凡，刘圆圆，李文静，杨洁颖，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：