可加工气凝胶复合隔热材料的制备及性能表征.pdf

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1、可加工气凝胶复合隔热材料的制备及性能表征刘瑞祥隋学叶崔唐茵杨杰周长灵张文苑王重海(山东工业陶瓷研究设计院有限公司，淄博255031)摘要：针对中高温领域热防护需求，以正硅酸乙酯作为硅源，通过溶胶一凝胶(sol—ge1)工艺结合超}临界干燥技术制备了可加工高效气凝胶复合隔热材料。对气凝胶复合隔热材料的微观结构、热物理性能及力学性能进行了表征和分析。结果表明：气凝胶纳米粒子均匀分布在复合材料中，组成三维网络结构，孔径在70nm以下，比表面积在800—1000m／g。热学性能显示，气凝胶复合材料在300℃的导热系数为0．03W／elK，800℃／20min，线收缩

2、性能显示，压缩强度为0．2MPa。此外，复合材料具有优异的加工性能。关键词：气凝胶；溶胶一凝胶；可加工；高效隔热随着新型飞行器的发展，其所承受的热环境定量的氨水、乙醇和水进行碱催化，得到氧化硅也越来越苛刻，传统的耐火纤维材料已难以满足溶胶，密封待用。新型号飞行器的热防护需求。氧化硅气凝胶具1．2氧化硅气凝胶复合隔热材料的制备有特殊的纳米级孑L和骨架颗粒结构，是目前公认将一定体积分数的陶瓷纤维预制体置入真的热导率最低的固体材料之一，在高效隔热领域空设备中，将之前配置的氧化硅溶胶与纤维预制具有广阔的应用前景ll1]。但是由于氧化硅气凝体充分混合，通过调整溶胶的pH值，实现

3、凝胶，胶本身具有的力学性能差、脆性大等问题，使得凝胶后的复合材料老化一定时间后，置入超临界其加工性能难以满足复杂型面的加工要求，限制干燥设备中，按照一定的程序完成超临界干燥过了其在隔热材料领域的应用。程，打开设备，取出气凝胶复合隔热材料样件。为了提高气凝胶的力学性能，通常采用短切1．3性能测试与表征纤维L4~。]、玻璃或陶瓷纤维。]等作为增强相，与用NetzschSta449C热重一差热联用热分气凝胶复合得到纤维增强复合隔热材料，制备的析仪对SiO气凝胶进行热分析。在空气氛围下复合材料韧性有了大幅度提升，但其力学和加工进行热重一差热实验，升温为200～1200℃，升温

4、性能仍有待进一步提高，以满足不规则型件的加速率为10℃／min。用Sirion型场发射扫描电镜工要求。本文以高效隔热和加工作为出发点，采观察样件的表面孔径、纤维与气凝胶结合及分布用连续陶瓷纤维作为增强材料，通过超临界干燥情况；以高纯氮气为吸附介质，采用V—Sorb技术制备了氧化硅气凝臃复合隔热材料，对材料2800P自动吸附仪测定样件的比表面积和孔结的热物性能、力学性能进行了表征，实现了复杂构；采用热平板法测定材料的热导率；采用电形状三维构件的精密加工。子万能试验机测试样件的力学性能；采用高温电炉对材料的耐温性能进行了测试和评价。1实验2结果与讨论1．1氧化硅溶胶的制备

5、将一定体积的正硅酸乙酯、无水乙醇、去离2．1纤维增强气凝胶复合隔热材料的微观形貌子水和盐酸混合搅拌，待其充分水解后，加入一图1为连续纤维增强SiO。气凝胶复合材料作者简介：刘瑞祥，(1981～)，男，学士，工程师．主要从事陶瓷基复合材料的研究24在70nm以下，比表面积在800一lO00m／g。复沈军，周斌，吴广明，等．纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性，[J]．过程工程学报，2002，2(4)：341一g45．合材料在3OO℃的导热系数为0．03W／InK左右；[5]邓忠生，张会林，魏建东．掺杂SiO2气凝胶结构及其热学特800~C／20rain，线收缩<1％

6、；压缩强度为性研究[J]．航空材料学报，i999，19(4)：38～43．0．2MPa，复合材料具有优异的加工性能。[6]KIMCY，LEEjK，KimB1．Synthesisandporeanalysisofaerogel——glassfibercompositesbyambientdryingmeth—参考文献od[J]．ColloidssurfA：PhysicochemEngAspects，2008，DorchehAS，AbbasiMH．SilicaAerogeI：Synthesis，313—314：179182．[i]WHITES，RASKD．Lightwei

7、ghtsupperinsulatingaeroPropertiesandCharacterization[J]．J．Mater．Proc．gel／tilecompositehaspotentialindustrialuse[J]．MaterTechno】，2008，199：10—26．Technol，1999，14(1)：13—17．L2]FesmireJE．AerogelInsulationSystemsforSpaceLaunch[8]孙陈诚，胡子君，吴文军，姚先周，宋兆旭．热处理对纤维Applications[J]．Cryogenics，200