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CN112212128A - 一种隔热效果好的复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种隔热效果好的复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN112212128A CN202011100445.9A CN202011100445A CN112212128A CN 112212128 A CN112212128 A CN 112212128A CN 202011100445 A CN202011100445 A CN 202011100445A CN 112212128 A CN112212128 A CN 112212128A
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Abstract

本发明公开了一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，涉及隔热材料领域，包括隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，其特征在于，所述隔热基板为碳‑碳复合板，所述隔热加强筋为碳‑碳复合柱，所述隔热内芯聚氨酯泡沫塑料，所述隔热纤维复合涂料由以下原料构成：二氧化硅气凝胶33‑40质量份；二氧化碳铝气凝胶20‑25质量份。本发明通过设置的隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，实现了采用多种隔热材料，具备不同的隔热效果，隔热内芯采用聚氨酯泡沫塑料使得隔热材料整体质量较轻，且将隔热材料内部抽至真空，从而使得材料的热传播效果更差，隔热效果更好，且外侧的隔热纤维复合涂料经过改性使用年限更久，抗压能力更好。

Description

一种隔热效果好的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及隔热材料领域，具体为一种隔热效果好的复合材料及其制备方法。
背景技术
隔热是指在热量传递过程中，热量从温度较高空间向温度较低空间传递时由于传导介质的变化导致的单位空间温度变化变小从而阻滞热传导的物理过程，通常利用隔热材料来实现，也有通过空气动力等动态技术手段实现隔热。
随着科技和经济的发展，越来越多的场合需要使用隔热效果好的材料来阻隔热量传播，隔热不仅出现在家居住所、生活用品、工厂生产且航天航空产业也需要，现有的隔热材料采用单一的隔热，隔热效果有限，且现有的隔热材料具有一定的脆性，抗压能力不佳。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决随着科技和经济的发展，越来越多的场合需要使用隔热效果好的材料来阻隔热量传播，隔热不仅出现在家居住所、生活用品、工厂生产且航天航空产业也需要，现有的隔热材料采用单一的隔热，隔热效果有限，且现有的隔热材料具有一定的脆性，抗压能力不佳的问题，提供一种隔热效果好的复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，包括隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，其特征在于，所述隔热基板为碳-碳复合板，所述隔热加强筋为碳-碳复合柱，所述隔热内芯聚氨酯泡沫塑料，所述隔热纤维复合涂料由以下原料构成：二氧化硅气凝胶33-40质量份；二氧化碳铝气凝胶20-25质量份；沥青基碳纤维7-13质量份；莫来石短纤维3-6质量份；陶瓷纤维5-8质量份；静电纺纳米纤维4-8质量份；高硅氧毡纤维5-8质量份；聚苯乙烯树脂8-12质量份；聚氨酯5-9质量份。
优选地，所述隔热基板的外侧设置有隔热纤维复合涂料，且隔热基板的内侧设置有隔热加强筋，所述隔热加强筋的数量为多组，多组所述隔热加强筋呈三角结果等距分布在隔热基板的内侧，所述隔热基板位于隔热加强筋的内侧设置有隔热内芯，且隔热内芯数量为两组，两组所述隔热内芯的两侧皆设置有真空层，所述真空层内壁设置有隔热纤维复合涂料。
优选地，所述碳-碳复合板的基体为树碳和热解炭的混合物，其中树碳和热解炭所占比例为33:28。
优选地，所述碳-碳复合板的制备方式采用高压浸渍碳化工艺，其中主要是在热压罐中以大约100MPa压力下浸渍复合材料，时间和温度范围如下：
S1：以300℃/h的升温速率从室温升到600℃；
S2：以20℃/h的升温速率从600℃升到1000℃；
S3：以70℃/h的升温速率从1000℃升到2500℃；
S4：以100℃/h的升温速率从2500℃升到2700℃+0~25℃；
S5：在2700℃+0~25℃下浸渍30min；
S6：冷却并卸压。
优选地，所述隔热纤维复合涂料制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶和二氧化碳铝气凝胶进行混合，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括沥青基碳纤维、莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
优选地，所述二氧化硅气凝胶包括：
S1：通过硅源的前驱反应得到溶胶后添加催化剂发生水解缩聚得湿凝胶；
S2：在母液中将湿凝胶静置老化，来提高其力学强度和稳定性；
S3：凝胶中的液体分散介质要从孔洞中干燥气体才能形成二氧化硅气凝胶。
优选地，所述包括以下步骤：
步骤一：隔热基板和隔热加强筋采用一体化模具，一共6组模具，组合后呈长方体结构，冷却成型后，隔热基板和隔热加强筋呈自然固定，将其从模具中取出之后，对其进行清洗，打磨；
步骤二：然后在隔热基板的外侧和内侧分别涂刷隔热纤维复合涂料，内侧的隔热纤维复合涂料涂刷在隔热加强筋内侧，均匀涂刷三层，每层都需要进行干燥，外侧层的隔热纤维复合涂料涂刷完毕后，在外侧进行镀膜，隔热膜采用聚酰亚胺薄膜，聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高温酰亚胺化，薄膜呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能；
步骤三：在隔热加强筋内部安装隔热内芯，两组隔热内芯等距分布在其内侧，并在两组隔热内芯的两侧分别涂刷隔热纤维复合涂料，并等待干燥；
步骤四：干燥后将6组隔热基板进行拼接安装，缝隙处采用隔热密封胶对其进行反复密封，并对其进行测定；
步骤五：将密封后的隔热板内部抽至真空，将其抽取至内部的空气抽取至八成之后，可以将其内部注入惰性气体，并再次进行密封，多次密封，最后采用机器质检和人工质检混合方式对其进行检测，保证其密封程度。
优选地，所述聚酰亚胺薄膜数量为两层，厚度不超过7MM，隔热板总体厚度不超过6CM。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置的隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，实现了采用多种隔热材料，具备不同的隔热效果，隔热内芯采用聚氨酯泡沫塑料使得隔热材料整体质量较轻，且将隔热材料内部抽至真空，从而使得材料的热传播效果更差，隔热效果更好，且外侧的隔热纤维复合涂料经过改性使用年限更久，抗压能力更好；
2、本发明通过设置的隔热加强筋、隔热纤维复合涂料，实现了从结构上对其进行加固和在材料制备上对其进行加固，结构上的隔热加强筋设置多组可以提高材料的整体抗压能力，而涂料中的改性使得涂料变成柔性隔热涂料，降低隔热材料的脆性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
实施例1
一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，包括隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，其特征在于，隔热基板为碳-碳复合板，隔热加强筋为碳-碳复合柱，隔热内芯聚氨酯泡沫塑料，隔热纤维复合涂料由以下原料构成：二氧化硅气凝胶33质量份；二氧化碳铝气凝胶25质量份；沥青基碳纤维10质量份；莫来石短纤维3质量份；陶瓷纤维5质量份；静电纺纳米纤维6质量份；高硅氧毡纤维5质量份；聚苯乙烯树脂8质量份；聚氨酯5质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶和二氧化碳铝气凝胶进行混合，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括沥青基碳纤维、莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
实施例2
一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，包括隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，其特征在于，隔热基板为碳-碳复合板，隔热加强筋为碳-碳复合柱，隔热内芯聚氨酯泡沫塑料，隔热纤维复合涂料由以下原料构成：二氧化硅气凝胶33质量份；二氧化碳铝气凝胶25质量份；沥青基碳纤维7质量份；莫来石短纤维4质量份；陶瓷纤维5质量份；静电纺纳米纤维6质量份；高硅氧毡纤维5质量份；聚苯乙烯树脂10质量份；聚氨酯5质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶和二氧化碳铝气凝胶进行混合，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括沥青基碳纤维、莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
实施例3
一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，包括隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，其特征在于，隔热基板为碳-碳复合板，隔热加强筋为碳-碳复合柱，隔热内芯聚氨酯泡沫塑料，隔热纤维复合涂料由以下原料构成：二氧化硅气凝胶33质量份；二氧化碳铝气凝胶20质量份；沥青基碳纤维7质量份；莫来石短纤维4质量份；陶瓷纤维5质量份；静电纺纳米纤维6质量份；高硅氧毡纤维5质量份；聚苯乙烯树脂11质量份；聚氨酯9质量份。
本实施例中的制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶和二氧化碳铝气凝胶进行混合，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括沥青基碳纤维、莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
对照例1：
一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，包括以下原料：二氧化硅气凝胶68质量份；莫来石短纤维3质量份；陶瓷纤维5质量份；静电纺纳米纤维6质量份；高硅氧毡纤维5质量份；聚苯乙烯树脂8质量份；聚氨酯5质量份。
本对照例中的制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶进行搅拌，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
对照例2：
一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，包括以下原料：二氧化硅气凝胶55质量份；莫来石短纤维10质量份；陶瓷纤维8质量份；静电纺纳米纤维8质量份；高硅氧毡纤维6质量份；聚苯乙烯树脂8质量份；聚氨酯5质量份。
本对照例中的制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶进行搅拌，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
其中实施例1、2、3和对照例1、2的导热系数与抗压能力和使用温度数据对比请参考表1、表2、表3：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE006
实施例1、2、3和对照例1、2的使用情况请参考表4
表4
实施例1 实施例2 实施例3 对照例1 对照例2
1350℃下使用 隔热率≥85％ 隔热率≥95％ 隔热率≥90％ 隔热率≤75％ 隔热率≤70％
1400℃下使用 隔热率85％-60％ 隔热率≥90％ 隔热率≥85％ 隔热率≤70％ 隔热率≤65％
1450℃下使用 隔热率≤60％ 隔热率≥85％ 隔热率60％-65％ 隔热率≤55％ 隔热率≤50％
重量 重 较重 轻
抗压能力 强 较强 较强 一般 较强
通过对实施例1、2、3和对照例1、2的对比可知，对照例的隔热率不如实施例，在450℃下实施例的拉伸强度和对照例的拉伸强度在实施例2和实施例3中表现相同，但是在实施例1中拉伸强度较为突出。
于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种隔热效果好的复合材料，包括隔热基板、隔热加强筋、隔热内芯和隔热纤维复合涂料，其特征在于，所述隔热基板为碳-碳复合板，所述隔热加强筋为碳-碳复合柱，所述隔热内芯聚氨酯泡沫塑料，所述隔热纤维复合涂料由以下原料构成：二氧化硅气凝胶33-40质量份；二氧化碳铝气凝胶20-25质量份；沥青基碳纤维7-13质量份；莫来石短纤维3-6质量份；陶瓷纤维5-8质量份；静电纺纳米纤维4-8质量份；高硅氧毡纤维5-8质量份；聚苯乙烯树脂8-12质量份；聚氨酯5-9质量份。
2.根据权利要求1所述的一种隔热效果好的复合材料，其特征在于：所述隔热基板的外侧设置有隔热纤维复合涂料，且隔热基板的内侧设置有隔热加强筋，所述隔热加强筋的数量为多组，多组所述隔热加强筋呈三角结果等距分布在隔热基板的内侧，所述隔热基板位于隔热加强筋的内侧设置有隔热内芯，且隔热内芯数量为两组，两组所述隔热内芯的两侧皆设置有真空层，所述真空层内壁设置有隔热纤维复合涂料。
3.根据权利要求1所述的一种隔热效果好的复合材料，其特征在于：所述碳-碳复合板的基体为树碳和热解炭的混合物，其中树碳和热解炭所占比例为33:28。
4.根据权利要求1所述的一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，其特征在于：所述碳-碳复合板的制备方式采用高压浸渍碳化工艺，其中主要是在热压罐中以大约100MPa压力下浸渍复合材料，时间和温度范围如下：
S1：以300℃/h的升温速率从室温升到600℃；
S2：以20℃/h的升温速率从600℃升到1000℃；
S3：以70℃/h的升温速率从1000℃升到2500℃；
S4：以100℃/h的升温速率从2500℃升到2700℃+0~25℃；
S5：在2700℃+0~25℃下浸渍30min；
S6：冷却并卸压。
5.根据权利要求1所述的一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，其特征在于：所述隔热纤维复合涂料制备方法包括以下步骤：
S1：取得一定比例的二氧化硅气凝胶和二氧化碳铝气凝胶进行混合，选用精密搅拌机，对其进行搅拌，搅拌时间控制为3-7个小时，搅拌转速控制为80-95转每分钟，期间采用升温搅拌的方式，十分钟内从室温升温至60℃，搅拌30分钟后，以每十分钟升温10℃的方式使其升温至120℃，然后停止升温，继续搅拌，转速控制为60转每分钟，20分钟后继续升温，升温至150℃后停止搅拌使其自然冷却至室温；
S2：然后将搅拌混合完毕后的混合胶体倒入预制模具，在底层混合胶体的顶端放置第一层纤维层，纤维层包括沥青基碳纤维、莫来石短纤维、陶瓷纤维、静电纺纳米纤维、高硅氧毡纤维，按照顺序和一定比例进行放置，对其进行升温升压干燥；
S3：干燥完毕后继续向模具内部倒入第二层混合胶体，然后向二层混合胶体的上方放置第二层纤维层，按照一定的比例顺序，最后进行升温升压干燥，干燥完成后就像倒入第三层混合胶体，并继续倒入第三层纤维层，然后继续进行升温升压干燥，得到预制件；
S4：将预制件从模具内部取出，然后将熔融状态的聚苯乙烯树脂和聚氨酯涂刷在其外侧，涂刷4层，每层都需要经过干燥，干燥温度控制在220℃，涂刷四层聚苯乙烯树脂和聚氨酯到干燥的时间不超过3个小时；
S5：然后对预制件进行老化处理，提高其稳定性，最后对预制件采用超临界干燥的方式使其成为隔热纤维复合涂料。
6.根据权利要求1所述的一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶包括：
S1：通过硅源的前驱反应得到溶胶后添加催化剂发生水解缩聚得湿凝胶；
S2：在母液中将湿凝胶静置老化，来提高其力学强度和稳定性；
S3：凝胶中的液体分散介质要从孔洞中干燥气体才能形成二氧化硅气凝胶。
7.根据权利要求1所述的一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：隔热基板和隔热加强筋采用一体化模具，一共6组模具，组合后呈长方体结构，冷却成型后，隔热基板和隔热加强筋呈自然固定，将其从模具中取出之后，对其进行清洗，打磨；
步骤二：然后在隔热基板的外侧和内侧分别涂刷隔热纤维复合涂料，内侧的隔热纤维复合涂料涂刷在隔热加强筋内侧，均匀涂刷三层，每层都需要进行干燥，外侧层的隔热纤维复合涂料涂刷完毕后，在外侧进行镀膜，隔热膜采用聚酰亚胺薄膜，聚酰胺酸溶液流延成膜、拉伸后，高温酰亚胺化，薄膜呈黄色透明，相对密度1.39～1.45，有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能；
步骤三：在隔热加强筋内部安装隔热内芯，两组隔热内芯等距分布在其内侧，并在两组隔热内芯的两侧分别涂刷隔热纤维复合涂料，并等待干燥；
步骤四：干燥后将6组隔热基板进行拼接安装，缝隙处采用隔热密封胶对其进行反复密封，并对其进行测定；
步骤五：将密封后的隔热板内部抽至真空，将其抽取至内部的空气抽取至八成之后，可以将其内部注入惰性气体，并再次进行密封，多次密封，最后采用机器质检和人工质检混合方式对其进行检测，保证其密封程度。
8.根据权利要求7所述的一种隔热效果好的复合材料及其制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺薄膜数量为两层，厚度不超过7MM，隔热板总体厚度不超过6CM。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2907189A1 (fr) * 2006-10-16 2008-04-18 Saint Gobain Isover Sa Isolant mince pour isolation thermique
CN103397735A (zh) * 2013-07-13 2013-11-20 王进 一种蒸压粉煤灰秸秆发泡聚氨酯保温隔热墙板
CN103443342A (zh) * 2011-03-23 2013-12-11 欧拓管理公司 用于隔热和隔声的模制的多层衬垫
AU2013320453A1 (en) * 2012-09-24 2015-04-09 Basf Se System and method for producing an in-situ PUR foam
EP2871169A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Daw Se Dispersionsmasse, Putzschichtsystem und Wärmedämmverbundsystem
CN105314999A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 金承黎 触变性胶体为模板剂的纳米多孔高温隔热材料及制备方法
CN106396568A (zh) * 2016-08-29 2017-02-15 玉林兴业闽福钰耀建材厂 一种耐火防水高强度石棉瓦及其制备方法
CN107542211A (zh) * 2017-08-24 2018-01-05 遵义市世和建材有限公司 一种现浇轻质墙板和楼盖
CN108006332A (zh) * 2017-12-28 2018-05-08 风范绿色建筑（常熟）有限公司 一种防腐保温复合方管
CN108589272A (zh) * 2015-02-13 2018-09-28 株式会社Lg化学 含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法和使用该制备方法制备的含二氧化硅气凝胶的毡
CN108775466A (zh) * 2018-07-25 2018-11-09 张家港市凯利雅特种纺织纱线有限公司 一种用于氨纶纱导热管道保温结构
CN109231910A (zh) * 2018-08-31 2019-01-18 广州大学 一种纤维气凝胶泡沫混凝土及其制备方法和应用
US10590000B1 (en) * 2013-08-16 2020-03-17 United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration High temperature, flexible aerogel composite and method of making same
CN111043450A (zh) * 2019-12-19 2020-04-21 航天特种材料及工艺技术研究所 一种透波型隔热阻气构件及其制备方法
CN211369094U (zh) * 2019-07-01 2020-08-28 无锡市辰元科技有限公司 保温复合板和建材家具

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2907189A1 (fr) * 2006-10-16 2008-04-18 Saint Gobain Isover Sa Isolant mince pour isolation thermique
CN103443342A (zh) * 2011-03-23 2013-12-11 欧拓管理公司 用于隔热和隔声的模制的多层衬垫
AU2013320453A1 (en) * 2012-09-24 2015-04-09 Basf Se System and method for producing an in-situ PUR foam
CN103397735A (zh) * 2013-07-13 2013-11-20 王进 一种蒸压粉煤灰秸秆发泡聚氨酯保温隔热墙板
US10590000B1 (en) * 2013-08-16 2020-03-17 United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration High temperature, flexible aerogel composite and method of making same
EP2871169A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Daw Se Dispersionsmasse, Putzschichtsystem und Wärmedämmverbundsystem
CN105314999A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 金承黎 触变性胶体为模板剂的纳米多孔高温隔热材料及制备方法
CN108589272A (zh) * 2015-02-13 2018-09-28 株式会社Lg化学 含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法和使用该制备方法制备的含二氧化硅气凝胶的毡
CN106396568A (zh) * 2016-08-29 2017-02-15 玉林兴业闽福钰耀建材厂 一种耐火防水高强度石棉瓦及其制备方法
CN107542211A (zh) * 2017-08-24 2018-01-05 遵义市世和建材有限公司 一种现浇轻质墙板和楼盖
CN108006332A (zh) * 2017-12-28 2018-05-08 风范绿色建筑（常熟）有限公司 一种防腐保温复合方管
CN108775466A (zh) * 2018-07-25 2018-11-09 张家港市凯利雅特种纺织纱线有限公司 一种用于氨纶纱导热管道保温结构
CN109231910A (zh) * 2018-08-31 2019-01-18 广州大学 一种纤维气凝胶泡沫混凝土及其制备方法和应用
CN211369094U (zh) * 2019-07-01 2020-08-28 无锡市辰元科技有限公司 保温复合板和建材家具
CN111043450A (zh) * 2019-12-19 2020-04-21 航天特种材料及工艺技术研究所 一种透波型隔热阻气构件及其制备方法

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