【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隔热材料，特别是涉及一种耐高温柔性可变形防热蒙皮材料及其制备方法。
技术介绍
1、航空航天领域发展迅速，高速变体飞行器成为未来发展的新趋势。高速飞行器发射和返回的过程中，因气动加热会产生大量热量，为保证飞行器的正常运行，通常使用热防护系统进行保护。传统的热防护系统包括刚性的陶瓷隔热瓦以及柔性的隔热毡，但刚性隔热瓦脆性大、力学性能较差，柔性隔热毡随行性较差，不能满足变体飞行器的外形变换，均不能满足高速变体飞行器的高效率需求。
2、因此，迫切需要开发一种耐高温柔性可变形防热蒙皮材料。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种耐高温柔性可变形防热蒙皮材料及其制备方法，本专利技术提供的可变形防热蒙皮材料是一种高弹性、高耐热、可变形柔性热防护材料，在高温和低温条件下均可实现大尺度变形，可满足800℃以上的高温可变形的使用需求。
2、本专利技术在第一方面提供了一种耐高温柔性可变形防热蒙皮材料，所述可变形防热蒙皮材料包括由外至内依次设置的抗冲刷层、隔热层和阻气层；
3、所述抗冲刷层包括纤维织物和第一气凝胶增强体；
4、所述隔热层包括具有折纸结构的纤维基体和第二气凝胶增强体。
5、优选地，所述纤维织物包括石英纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、玻璃纤维中的一种或多种；和/或
6、所述第一气凝胶为酚醛气凝胶。
7、优选地，所述纤维基体包括二氧化硅纤维、氧化铝纤维、莫来石
8、所述第二气凝胶增强体为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、铝-硅气凝胶中的一种或多种；优选的是，所述第二气凝胶增强体占所述隔热层质量的30～60％。
9、优选地，所述折纸结构为z型折纸结构、flasher折纸结构、miura折纸结构中至少一种。
10、优选地，所述阻气层为硅胶、乳胶、氟橡胶中的一种或多种；优选的是，所述阻气层的厚度为0.1～1.5mm。
11、本专利技术在第二方面提供了一种第一方面所述的可变形防热蒙皮材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
12、制备抗冲刷层：将纤维织物置于第一气凝胶前驱体浸渍液中，经固化、第一干燥，得到抗冲刷层；
13、制备隔热层：将纤维进行预处理、成型，得到纤维基体；将所述纤维基体浸渍于第二气凝胶前驱体浸渍液中，经热处理、溶剂置换、第二干燥，得到隔热层；
14、制备可变形防热蒙皮材料：将所述抗冲刷层、所述隔热层和阻气层复合，得到可变形防热蒙皮材料。
15、优选地，所述第一气凝胶前驱体浸渍液包括第一气凝胶前驱体、第一溶剂和固化剂；优选的是，所述第一气凝胶前驱体占所述第一溶剂的5～20vol％；和/或
16、所述第二气凝胶前驱体浸渍液包括第二气凝胶前驱体、第二溶剂和催化剂；优选的是，所述第二气凝胶前驱体占所述第二气凝胶前驱体浸渍液总质量的15～45％。
17、优选地，所述第一气凝胶前驱体为酚醛树脂；
18、所述第二气凝胶前驱体为硅源、铝源、锆源中的一种或多种；
19、所述第二溶剂为醇，优选为甲醇、乙醇、异丙醇和正丙醇中的一种或多种；和/或
20、所述催化剂为酸溶液或碱溶液，优选的是，所述酸溶液和所述碱溶液的浓度独立地为0.15～0.75mol/l。
21、优选地，所述硅源为水玻璃、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中一种或多种；
22、所述铝源为仲丁醇铝、异丙醇铝、六水合氯化铝、九水合硝酸铝中一种或多种；
23、所述锆源为正丙醇锆、正丁醇锆、乙酸锆、八水合氧氯化锆中的一种或多种；
24、所述酸溶液为盐酸、醋酸和硝酸中的一种或多种；和/或
25、所述碱溶液为氨水、氢氧化钠溶液中的一种或多种。
26、优选地，所述预处理包括将纤维进行平铺、裁剪、浸润；
27、所述成型包括压制成型、挤压成型、半手工折叠成型中的至少一种；和/或
28、所述热处理的温度为30～60℃。
29、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
30、本专利技术提供了一种耐高温柔性可变形隔热蒙皮包括抗冲刷层、隔热层和阻气层，其中，抗冲刷层包括纤维织物和第一气凝胶增强体，织物中纤维束表层紧紧包裹了增强层，增加纤维束的强度，纤维束表面更加光滑，可以提升蒙皮材料表面的抗冲刷性能。阻气层具有优良的气密性，可以保证蒙皮材料的气密性。隔热层为具有折纸结构的可变形隔热材料，包括纤维基体和第二气凝胶增强体，气凝胶既作为粘合剂将隔热材料成型为一体化结构，又进一步提升了复合材料的隔热效果，使得隔热层具有柔性，耐温较高，可变形的特点。阻气层可以保证蒙皮材料的气密性。
31、本专利技术提供的耐高温柔性可变形防热蒙皮材料是一种高弹性、高耐热、可变形柔性热防护材料，具有高的面外刚度以及低的面内刚度，解决了抵抗气动载荷和面内柔性之间的矛盾。蒙皮具有足够的应变能力，不会发生塑性变形。在高温和低温条件下均可实现大尺度变形，结构参数可灵活调整，可实现不同变形方式及不同变形量，结构不易破坏，且提供无缝的空气动力学表面以减少飞行阻力，隔热层和气密层降低了蒙皮遭受热气流的冲击，同时蒙皮具有足够的疲劳寿命和环境耐受性，可以满足严苛环境下可变形隔热材料的需求，避免了刚性隔热瓦脆断以及柔性隔热毡变形能力弱的问题，扩宽了防热蒙皮在热防护领域的应用场景。
32、此外，本专利技术提供的可变形防热蒙皮材料的制备方法简单，可与其他材料进行组合，集多功能与多用途于一体，应用领域广泛。
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1.一种耐高温柔性可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述可变形防热蒙皮材料包括由外至内依次设置的抗冲刷层、隔热层和阻气层；
2.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述纤维织物包括石英纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、玻璃纤维中的一种或多种；和/或
3.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述纤维基体包括二氧化硅纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维中的一种或多种；和/或
4.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述折纸结构为Z型折纸结构、Flasher折纸结构、Miura折纸结构中至少一种。
5.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述阻气层为硅胶、乳胶、氟橡胶中的一种或多种；优选的是，所述阻气层的厚度为0.1～1.5mm。
6.一种权利要求1-5任一项所述的可变形防热蒙皮材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一气凝胶前驱体浸渍液包括第一气凝胶前驱体、第一溶剂和固化剂；优选的是，所述第一气凝
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一气凝胶前驱体为酚醛树脂；
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硅源为水玻璃、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中一种或多种；
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括将纤维进行平铺、裁剪、浸润；
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温柔性可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述可变形防热蒙皮材料包括由外至内依次设置的抗冲刷层、隔热层和阻气层；
2.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述纤维织物包括石英纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、玻璃纤维中的一种或多种；和/或
3.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述纤维基体包括二氧化硅纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维中的一种或多种；和/或
4.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述折纸结构为z型折纸结构、flasher折纸结构、miura折纸结构中至少一种。
5.根据权利要求1所述的可变形防热蒙皮材料，其特征在于，所述阻气层为硅胶、乳胶、氟橡胶中的一种或多种；优选的是，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐宝升，史宝璐，谢龙，顾井峰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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