一种轻质耐高温烧蚀隔热材料及其制备方法与流程

本发明属于复合材料，具体涉及一种轻质耐高温烧蚀隔热材料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的烧蚀防热材料在防热效率、体积密度、力学性能以及成型方式等方面难以满足防热需求。究其原因，主要是材料中的玻璃微珠以及酚醛气凝胶在高温条件下熔融和气化导致微观结构破坏，性能大幅丧失。比如，现役飞行器防热板大量采用填充fg5低密度烧蚀材料的酚醛玻璃钢蜂窝夹层式结构，对于复杂超高音速飞行器而言，如果选用fg5防热板作为防热材料，一是需要对材料进行切削加工，材料利用率不足30％，造成大量浪费；二是必须增加材料厚度以适应1600℃及400s的高温区，造成飞行器重量大幅度增加；三是需要拼接，造成力学缺陷。因此急需研制出新型轻质防热材料以适应新型热环境需求。

技术实现思路

1、为解决现有技术中烧蚀防热材料在防热效率、体积密度、力学性能以及成型方式等方面难以兼顾的技术问题，本发明提供一种轻质耐高温烧蚀隔热材料及其制备方法。

2、本发明为实现目的，采用如下技术方案：

3、本发明首先提供了一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其各原料按质量份数的构成为：

4、

5、优选的是，所述的空心玻璃微珠的粒径不大于80μm、振实密度不大于300kg/m3。

6、优选的是，所述的酚醛树脂为粘度不大于20000mpas、固含量不小于70％的硼改性酚醛树脂。

7、优选的是，所述的氧化铝粉末的粒径不大于50μm、纯度不低于98％。

8、优选的是，所述氧化铝纤维为氧化铝含量不低80％，长度在5mm-30mm的短切纤维。

9、优选的是，所述的无水硼砂的纯度不低于90％、粒径不大于50μm。

10、优选的是，所述的促进剂为甘油、丁四醇和季戊四醇中的至少一种。

11、本发明还提供了一种轻质耐高温烧蚀隔热材料的制备方法，用于制备上述的轻质耐高温烧蚀隔热材料，具体是按以下步骤操作：

12、s1：将空心玻璃微珠、氧化铝粉末、无水硼砂粉末倒入行星搅拌釜中，在20-30℃混合20-40min，再加入促进剂和酚醛树脂，继续在20-30℃混合20-40min，获得粉料；

13、s2：将氧化铝纤维与步骤s1的粉料倒入卧式搅拌槽中，在20-30℃混合20-40min，获得混合料；

14、s3：将所述的混合料均匀平铺在离型膜上，铺设厚度为10-20mm；

15、s4：将铺好的物料通过辊压机将厚度压至原厚度的40％-60％，得到最终制品。

16、与现有技术相比，本发明有益效果为：

17、1、本发明的隔热材料具有轻质、高强、隔热、耐烧蚀的特性，解决了现有技术中的烧蚀材料轻质、高强、隔热三者难以兼顾的问题。

18、2、本发明的隔热材料的体系中：通过硼砂珠效应，在高温状态，硼砂溶解氧化铝，并共同渗入熔融玻璃微珠表面，大幅增加玻璃微珠熔体强度，使其在高温下保留结构完整性，从而整体提高材料隔热性能。通过硼砂与碳的还原反应，在碳化的酚醛树脂中形成碳化硼晶体，提高碳化层的结构完整性，从而整体提高材料隔热性能。

19、3，本发明的隔热材料可以直接通过热压罐成型、模压成型等方式一体成型，制备形貌复杂的异形件，材料利用率超过95％。

20、4、本发明为该领域的技术进步提供了新思路、新方向，极大地促进了该领域的技术进步。

技术特征：

1.一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于，各原料按质量份数的构成为：

2.根据权利要求1所述的一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于：所述的空心玻璃微珠的粒径不大于80μm、振实密度不大于300kg/m3。

3.根据权利要求1所述的一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于：所述的酚醛树脂为粘度不大于20000mpas、固含量不小于70％的硼改性酚醛树脂。

4.根据权利要求1所述的一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于：所述的氧化铝粉末的粒径不大于50μm、纯度不低于98％。

5.根据权利要求1所述的一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于：所述的氧化铝纤维为氧化铝含量不低于80％、长度在5mm-30mm的短切纤维。

6.根据权利要求1所述的一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于：所述的无水硼砂的纯度不低于90％、粒径不大于50μm。

7.根据权利要求1所述的一种轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于：所述的促进剂为甘油、丁四醇和季戊四醇中的至少一种。

8.一种轻质耐高温烧蚀隔热材料的制备方法，用于制备权利要求1～7中任意一项所述的轻质耐高温烧蚀隔热材料，其特征在于，按以下步骤操作：

技术总结
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种轻质耐高温烧蚀隔热材料及其制备方法，其配方包括100份空心玻璃微珠、30‑60份酚醛树脂、10‑30份氧化铝粉末、10‑30份无水硼砂、10‑30份氧化铝纤维、5‑10份促进剂。本发明的隔热材料具有轻质、高强、隔热、耐烧蚀的特性，并且可以直接通过热压罐成型、模压成型等方式制备形貌复杂的异形件。

技术研发人员：何小通,陈鹏
受保护的技术使用者：保定凯博瑞科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/6