一种特种车辆车体隔热结构及其制备方法与流程

本发明涉及特种车辆制造领域，尤其是一种用于特种车辆车体的隔热结构及其制备方法。

背景技术：

1、特种车辆，如军用车辆、消防车辆、救护车辆、航空航天车辆(飞行器)，常常需要在面临高温、燃烧环境。在这些环境中，车体的隔热性能对车辆的性能和使用寿命有着重要影响。然而，现有的特种车辆车体隔热结构往往存在隔热效果不佳、使用寿命短、制造成本高等、耐燃烧性能差问题。

2、目前常常采用隔热材料来实现对车体的隔热。其中，矿物棉是一种由石棉、玻璃纤维或岩棉等矿物质制成的纤维材料，它具有良好的隔热性能、隔音性能和耐火性能；而聚苯乙烯泡沫板(eps)一种由聚苯乙烯颗粒通过发泡成型而成的板状材料，它具有轻质、隔热性能好、阻燃性能好等特点，广泛应用于建筑保温、冷库隔热等领域。另外，聚氨酯泡沫塑料(pu)是一种由多元醇和多异氰酸酯等原料反应生成的塑料，它具有良好的隔热性能、隔音性能和耐腐蚀性能，常用于冷冻设备、管道保温等领域。硅酸盐保温材料主要有硅酸盐纤维毡和硅酸镁保温砂浆等。它们具有较好的耐火性能和抗温度变化性能，常用于高温设备和工业炉隔热。

3、上述隔热材料虽然在一定程度上具有隔热，阻燃等功能，但效果单一，无法满足特征车辆在高温下的隔热性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种隔热效果优良的用意特征车辆车体的隔热结构。本发明是通过以下技术方案实现：

2、一种特种车辆车体隔热结构，所述隔热结构包括由内向外依次固定连接的耐热陶瓷层、流体散热层以及碳纤维燃烧隔热层，其中，所述流体散热层为金属材料，其内设置有沿轴向的多个流体通道；所述碳纤维燃烧隔热层为将酚醛树脂浸渍到碳纤维的多孔网络中而形成的内部包含有气凝胶的多孔材料，其中，所述气凝胶中的空隙的孔径为100nm至10μm。

3、进一步地，所述流体散热层两端部具有第一接头和第二接头，所述第一接头、第二接头与多个所述流体通道连通，所述第一接头与进水管连通，所述第二接头与排水管连通。

4、进一步地，所述碳纤维的密度为0.18g/cm3。

5、进一步地，所述酚醛树脂为可溶性酚醛树脂。

6、本发明还涉及一种特种车辆车体隔热结构的制作方法，包括如下步骤：

7、制备耐热陶瓷层，所述耐热陶瓷层为高温陶瓷材料或陶瓷基复合材料；

8、制备流体散热层，所述流体散热层采用导热性能良好的金属材料制成，且在内部沿轴向设置多个流体通道；

9、制备碳纤维燃烧隔热层，所述碳纤维燃烧隔热层为碳纤维基体的多孔材料；

10、分别将所述耐热陶瓷层、流体散热层以及碳纤维燃烧隔热层层叠并采用耐热粘结剂黏结。

11、进一步地，所述制备碳纤维燃烧隔热层包括如下步骤：

12、将酚醛树脂加入到乙二醇中并充分搅拌使得酚醛树脂溶解于乙二醇中，得到溶液一；

13、将聚乙烯吡咯烷酮加入到乙二醇中并充分搅拌使得聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，得到溶液二；

14、将溶液一和溶液二分别加热到110度后混合，并且保持在110℃下连续搅拌10-15分钟，得到混合溶液；

15、将碳纤维结构预热到110度后整体浸入所述混合溶液中；

16、将浸入所述混合溶液中的所述碳纤维结构放入真空炉中，真空炉的设定温度为110度，内部压力设定为30毫巴，在所述真空炉中加热30-60分钟；

17、将浸入所述混合溶液中的所述碳纤维结构转移至对强对流炉中，所述强对流炉温度设定为150度，加热24小时；加热24小时后，将强对流炉的温度降低至50度并继续加热2小时；

18、将所述碳纤维结构从所述混合溶液中取出后送至真空炉中加热24小时，其中真空炉的设定温度为150度，内部压力设定为500毫巴；

19、将所述碳纤维结构从所述真空炉中转移至所述强对流炉中加热12小时，所述强对流炉的温度设置为180度。

20、进一步地，所述用于溶解酚醛树脂和所述聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇的体积相等。

21、进一步地，所述酚醛树脂与所述乙二醇的体积比为1:5。

22、进一步地，所述酚醛树脂与所述聚乙烯吡咯烷酮的重量比为9:1-8:2。

23、进一步地，所述碳纤维结构中的碳纤维的直径为10-20μm。

24、采用本发明技术方案所能达到的积极效果：

25、1)设置隔热层，吸热层和热防护层三层结构，可以极大地保护车体内结构，防止特种车辆在高温下发生损坏；

26、2)将碳纤维结构中的气凝胶的空隙的孔径设定为100nm至10μm，可以提高其对于热辐射的散热与反射性能，从而降低热传导率。

27、3)通过加入聚乙烯吡咯烷酮，从而加速酚醛树脂在聚合反应过程中的相分离过程，保证特定尺寸的空隙形成。

技术特征：

1.一种特种车辆车体隔热结构，其特征在于，所述隔热结构包括由内向外依次固定连接的耐热陶瓷层(10)、流体散热层(20)以及碳纤维燃烧隔热层(30)，其中，所述流体散热层(20)为金属材料，其内设置有沿轴向的多个流体通道(21)；所述碳纤维燃烧隔热层(30)为将酚醛树脂浸渍到碳纤维的多孔网络中而形成的内部包含有气凝胶的多孔材料，其中，所述气凝胶中的空隙(31)的孔径为100nm至10μm。

2.根据权利要求1所述的一种特种车辆车体隔热结构，其特征在于：所述流体散热层(20)两端部具有第一接头(40)和第二接头(41)，所述第一接头(40)、第二接头(41)与多个所述流体通道(21)连通，所述第一接头(40)与进水管连通，所述第二接头与排水管连通。

3.根据权利要求1所述的一种特种车辆车体隔热结构，其特征在于：所述碳纤维的密度为0.18g/cm3。

4.根据权利要求1所述的一种特种车辆车体隔热结构，其特征在于：所述酚醛树脂为可溶性酚醛树脂。

5.一种如权利要求1所述的特种车辆车体隔热结构的制作方法，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述制备碳纤维燃烧隔热层(30)包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述用于溶解酚醛树脂和所述聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇的体积相等。

8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述酚醛树脂与所述乙二醇的体积比为1:5。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述酚醛树脂与所述聚乙烯吡咯烷酮的重量比为9:1-8:2。

10.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述碳纤维结构中的碳纤维的直径为10-20μm。

技术总结本发明涉及一种特种车辆车体隔热结构，所述隔热结构包括由内向外依次固定连接的耐热陶瓷层、流体散热层以及碳纤维燃烧隔热层，其中，所述流体散热层为金属材料，其内设置有沿轴向的多个流体通道；所述碳纤维燃烧隔热层为将酚醛树脂浸渍到碳纤维的多孔网络中而形成的内部包含有气凝胶的多孔材料，其中，所述气凝胶中的空隙的孔径为100nm至10μm。本发明的隔热结构具有良好的热防护功能，可以对特种车辆内部的结构进行热防护而防止在高温下被损坏。技术研发人员：郭子琪,许煜,陈代年,高利贵,刘洪军受保护的技术使用者：广州华凯车辆装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26