一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法与流程

本发明涉及热防护，具体涉及一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法。

背景技术：

1、由于飞行器飞行速度的提高，飞行器发动机及机体表面会承受大量的热与气动载荷。在实际使用过程中常常采用轻质隔热材料，来保护机体内部结构、设备免受高温影响。但是由于现有隔热材料均为多孔材料，难以满足力学性能要求。因此，对于多孔材料的力学性能进行改善，实现同时满足力学性能与隔热性能要求的防隔热一体化材料的研制是当下热防护材料发展趋势。

2、热防护材料的多孔结构使其存在力学性能不足的问题，在使用过程中会出现掉粉、分层等问题，因此需要具有一定刚性或韧性的材料对于隔热材料表面进行强化。常用的强化材料有金属、陶瓷基复材等，通过螺栓连接、粘接等方法实现多层结构之间的连接。机械连接过程中，必然会形成热桥结构，形成力的传递路径过程中同样带来了热量的传递。在振动环境影响下，这种热桥结构在使用过程中容易对于隔热材料造成损伤，使隔热性能下降、使用过程中分层开裂等问题。现有表面致密化方案仅为在多孔隔热材料表面刷涂前驱体，无法控制前驱体及前驱体溶剂在隔热材料内部的扩散。

3、因此，发明人提供了一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，解决了热防护材料的多孔结构使其存在力学性能不足的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明提供了一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，包括以下步骤：

5、采用疏水剂对隔热材料进行改性，获得具有疏水特性的改性隔热材料；

6、对所述改性隔热材料进行单侧热处理，去除表面预设厚度的疏水剂，获得单侧疏水的隔热层；

7、将经过溶胶浸渍的所述隔热层通过低温热处理，去除溶胶前驱体中的溶剂；

8、通过重复浸渍、低温热处理，直至表面层致密，形成表面强化层。

9、进一步地，所述隔热材料为隔热瓦、气凝胶、多孔陶瓷及陶瓷纤维毡的一种或多种复合结构。

10、进一步地，所述隔热层和/或所述表面强化层内具有增强体。

11、进一步地，所述增强体为在增强纤维与纤维布的缝制体。

12、进一步地，所述纤维布为碳纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维、石英纤维、岩棉、凯夫拉纤维及芳纶纤维中的一种或多种的毡类或布类材料。

13、进一步地，采用纤维缝合将所述隔热层与所述表面强化层内的增强体进行连接。

14、进一步地，所述疏水剂为具备疏水特性的改性剂，包括甲基三甲氧基硅烷、全氟十二烷基三甲基硅氧烷，十二氟庚基丙基甲基二甲基硅烷及氟代三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。

15、进一步地，所述溶胶为氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、碳化硅溶胶及氮化硅溶胶、氮化硼溶胶中的至少一种。

16、进一步地，所述隔热层的厚度为1～100mm。

17、进一步地，所述表面强化层的厚度为0.1～10mm。

18、(3)有益效果

19、综上，本发明通过采用整体疏水处理，配合单侧均匀热处的工艺，破坏单侧疏水层，实现隔热材料一侧疏水一侧不疏水，并且通过水性溶胶在隔热材料空隙内部的重复浸渍，实现隔热材料单侧密度的提升，提升材料整体的力学性能。

技术特征：

1.一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述隔热材料为隔热瓦、气凝胶、多孔陶瓷及陶瓷纤维毡的一种或多种复合结构。

3.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述隔热层和/或所述表面强化层内具有增强体。

4.根据权利要求3所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述增强体为在增强纤维与纤维布的缝制体。

5.根据权利要求4所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述纤维布为碳纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维、石英纤维、岩棉、凯夫拉纤维及芳纶纤维中的一种或多种的毡类或布类材料。

6.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，采用纤维缝合将所述隔热层与所述表面强化层内的增强体进行连接。

7.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述疏水剂为具备疏水特性的改性剂，包括甲基三甲氧基硅烷、全氟十二烷基三甲基硅氧烷，十二氟庚基丙基甲基二甲基硅烷及氟代三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述溶胶为氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、碳化硅溶胶及氮化硅溶胶、氮化硼溶胶中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述隔热层的厚度为1～100mm。

10.根据权利要求1所述的轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法，其特征在于，所述表面强化层的厚度为0.1～10mm。

技术总结本发明涉及热防护技术领域，具体涉及一种轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法。其包括步骤：采用疏水剂对隔热材料进行改性，获得具有疏水特性的改性隔热材料；对改性隔热材料进行单侧热处理，去除表面疏水剂，获得单侧疏水的隔热层；将经过溶胶浸渍的隔热层通过低温热处理，去除溶胶前驱体中的溶剂；通过重复浸渍、低温热处理，直至表面层致密，形成表面强化层。该轻质多孔隔热材料的表面原位致密化方法的目的是解决热防护材料的多孔结构使其存在力学性能不足的问题。技术研发人员：周粮,田响宇,张博,刘彦珂受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/5