一种耐烧蚀气凝胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐烧蚀气凝胶复合材料及其制备方法。耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法包括：步骤一：将相变材料熔融并加入多孔材料中，制得吸热层；步骤二：在吸热层的表面喷涂隔热涂层并烘干；步骤三：将若干连续纤维增强树脂复合材料、步骤二中喷涂隔热涂层的吸热层进行层叠铺放得到层叠体，并将层叠体的侧面涂敷耐高温树脂胶液密封，经热压固化得到耐烧蚀气凝胶复合材料；若干连续纤维增强树脂复合材料形成耐烧蚀层。耐烧蚀气凝胶复合材料由耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法制备而成。本发明专利技术制得的耐烧蚀气凝胶复合材料在隔热的同时还能吸热来减少热量扩散，延长烧蚀时间，扩大应用范围，兼顾耐高温性能的同时还满足对耐烧蚀材料薄度的需求。料薄度的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种耐烧蚀气凝胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热防护材料
，尤其涉及一种耐烧蚀气凝胶复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]热防护复合材料通常是一种为保证飞行器在特殊的气动热环境下正常工作的专用功能复合材料，其不但要防护飞行器在气动热环境中免遭烧毁损坏，而且要使被防护的结构及其内部的装置温度保持在给定的温度范围内，不致因热量传入过多而影响使用。目前，热防护复合材料应用越来越广泛，如用在新能源汽车的动力电池上，这也对对热防护复合材料的性能要求越来越高，不仅要满足阻燃、隔热性能，还要具备质轻、高机械强度等性能。
[0003]传统的热防护材料常常使用阻燃树脂浆料浸渍的纤维增强材料，并通过增加热防护层的用量来优化隔热性能。但是，纤维增强树脂材料的密度往往较高，厚度较大，而在动力电池领域应用时，电池模组又往往需求厚度更薄的耐烧蚀材料，因此，如何保证耐烧蚀材料在具备较薄的厚度仍具有较高性能，成为目前对耐烧蚀材料的研究亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，以同时兼顾耐烧蚀气凝胶复合材料的薄度和耐高温性能；本专利技术的目的还在于提供一种耐烧蚀气凝胶复合材料，在隔热的同时还进行吸热来减少热量的扩散，进而延长烧蚀时间，扩大应用范围。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，包括：步骤一：将相变材料熔融并加入多孔材料中，制得吸热层；步骤二：在吸热层的表面喷涂隔热涂层并烘干；步骤三：将若干连续纤维增强树脂复合材料、步骤二中喷涂隔热涂层的吸热层进行层叠铺放得到层叠体，并将层叠体的侧面涂敷耐高温树脂胶液密封，经热压固化得到耐烧蚀气凝胶复合材料；若干连续纤维增强树脂复合材料形成耐烧蚀层。
[0006]进一步的，步骤三中，层叠体还包括防护层，所述防护层紧贴吸热层铺放设置。
[0007]进一步的，耐烧蚀层的厚度为0.5mm~1.2mm，吸热层的厚度为0.1mm~0.4mm，防护层的厚度为0.8mm~1.5mm。
[0008]优选的，步骤二中的烘干温度为50~90℃，烘干时间为3~24h；步骤三中的热压温度为100~180℃，热压时间为15min~100min。
[0009]优选的，步骤一中的相变材料采用多元醇类、水合盐组分中的一种或两种的混合。
[0010]优选的，步骤一中的多孔材料采用开孔泡沫材料或纤维织物。
[0011]优选的，步骤二中的隔热涂层采用含气凝胶的浆料，按重量组分计算包括气凝胶
粉10~50%、胶粘剂20~50%、分散剂1~5%、水50~80%、成膜助剂1~5%；胶粘剂为硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸乳液、乳胶粉、改性淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述分散剂为焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酰胺、山梨醇聚醚四油酸酯、纤维素和聚乙二醇的一种或多种；所述成膜助剂为苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚、醇酯
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12中的一种或多种。
[0012]优选的，所述连续纤维增强树脂复合材料中的纤维采用碳纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维中的一种或几种的组合，连续纤维增强树脂复合材料中的树脂采用酚醛树脂、糠酮树脂、苯并噁嗪树脂、不饱和树脂或环氧树脂。
[0013]进一步的，树脂成分中还含有阻燃剂，阻燃剂的添加量为树脂总质量的5~40%。
[0014]本专利技术的耐烧蚀气凝胶复合材料的技术方案是：一种耐烧蚀气凝胶复合材料，采用上述耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法的技术方案制备而成。
[0015]耐烧蚀气凝胶复合材料，包括依次层叠铺设的耐烧蚀层和吸热层，吸热层与耐烧蚀层之间设有粘结层，耐烧蚀层为若干连续纤维增强树脂复合材料层，吸热层为相变材料与多孔材料熔融而成的复合层，吸热层的表面设置有隔热涂层；耐烧蚀层和吸热层的侧面涂敷耐高温树脂胶液密封形成密封层。
[0016]进一步的，在吸热层下面还铺设有防护层，吸热层与防护层之间设有粘结层，防护层的侧面涂敷耐高温树脂胶液密封。
[0017]进一步的，耐烧蚀层的厚度为0.5mm~1.2mm，吸热层的厚度为0.1mm~0.4mm，防护层的厚度为0.8mm~1.5mm。
[0018]优选的，相变材料采用多元醇类、水合盐组分中的一种或两种的混合。
[0019]优选的，多孔材料采用开孔泡沫材料或纤维织物。
[0020]优选的，隔热涂层采用含气凝胶的浆料，按重量组分计算包括气凝胶粉10~50%、胶粘剂20~50%、分散剂1~5%、水50~80%、成膜助剂1~5%；胶粘剂为硅溶胶、铝溶胶、钠水玻璃、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸乳液、乳胶粉、改性淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；所述分散剂为焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酰胺、山梨醇聚醚四油酸酯、纤维素和聚乙二醇的一种或多种；所述成膜助剂为苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚、醇酯
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12中的一种或多种。
[0021]优选的，连续纤维增强树脂复合材料中的纤维采用碳纤维、玄武岩纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维中的一种或几种的组合，连续纤维增强树脂复合材料中的树脂采用酚醛树脂、糠酮树脂、苯并噁嗪树脂、不饱和树脂或环氧树脂。
[0022]进一步的，树脂成分中还含有阻燃剂，阻燃剂的添加量为树脂总质量的5~40%。
[0023]本专利技术的有益效果：1、相比于现有技术中的耐烧蚀材料全部采用纤维增强树脂材料，本专利技术的耐烧蚀气凝胶复合材料不仅具有耐烧蚀层，还有吸热层，当受到强烈热冲击时，一方面耐烧蚀层因具有耐高温的纤维以及阻燃树脂组分，能够抵挡住高温火焰的热冲击，另一方面吸热层能够将从耐烧蚀层传导的热量进行吸收，降低温度，减小火焰力度，延长烧蚀时间。加热层的设置不仅保证了耐烧蚀材料的耐高温性能，同时能相应减少耐烧蚀层的设置，即降低耐烧蚀层的厚度，在兼顾耐高温性能的同时满足动力电池领域中电池模组对耐烧蚀材料薄度的
需求。
[0024]2、本专利技术耐烧蚀气凝胶复合材料的吸热层由多孔材料和相变材料复合得到，多孔材料中的缝隙给予相变材料一定的存储空间，同时，外层的耐烧蚀层、防护层以及边缘的密封层使相变材料稳定设置在多孔材料中，在受热时，相变材料由固态相变为液体，此时密封的耐烧蚀气凝胶复合材料不发生漏液现象。
[0025]3、本专利技术耐烧蚀气凝胶复合材料中在吸热层的表面涂敷一层隔热涂层，将纤维增强树脂材料与相变材料隔开，使两者不直接接触，保证限位增强树脂材料的正常固化；另外隔热涂层隔绝了热量，在吸热层与耐烧蚀层以及防护层的层叠成型过程中，避免因粘结层固化产生的高温而使固态相变材料发生一定液态相变现象，若相变材料在胶液固化时变为液态，则会影响胶液的固化反应，使固化反应不完全，从而导致最终制备的耐烧蚀材料发生分层现象。因此，隔热涂层的加入还优化了整体的制备工艺。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：将相变材料熔融并加入多孔材料中，制得吸热层；步骤二：在吸热层的表面喷涂隔热涂层并烘干；步骤三：将若干连续纤维增强树脂复合材料、步骤二中喷涂隔热涂层的吸热层进行层叠铺放得到层叠体，并将层叠体的侧面涂敷耐高温树脂胶液密封，经热压固化得到耐烧蚀气凝胶复合材料；若干连续纤维增强树脂复合材料形成耐烧蚀层。2.根据权利要求1所述的耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，层叠体还包括防护层，所述防护层紧贴吸热层铺放设置。3.根据权利要求2所述的耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，耐烧蚀层的厚度为0.5mm~1.2mm，吸热层的厚度为0.1mm~0.4mm，防护层的厚度为0.8mm~1.5mm。4.根据权利要求1~3任意一项所述的耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中的烘干温度为50~90℃，烘干时间为3~24h；步骤三中的热压温度为100~220℃，热压时间为15min~100min。5.根据权利要求1~3任意一项所述的耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中的相变材料采用多元醇类、水合盐组分中的一种或两种的混合。6.根据权利要求1~3任意一项所述的耐烧蚀气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中的多孔材料采用开...

【专利技术属性】
技术研发人员：余启勇，刘喜宗，吕多军，赵严，周蕾，陆甲杰，
申请(专利权)人：巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：