專利名稱：石英纖維復合隔熱材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種石英纖維復合隔熱材料及其制備方法，屬于特種材料技術領域，用于航 天、航空、導彈等飛行器中的隔熱防護。
背景技術：
飛行器用隔熱材料，需要具有密度低、導熱系數低、耐高溫、強度高、以及高隔熱效率 的特點，現有的隔熱材料雖然單一的性能指標已經達到了較高的水平，但是綜合耐溫、強度、 密度、導熱系數、隔熱等綜合指標還難以滿足航空、航天領域的苛刻的要求。存在的主要問 題是密度較低的隔熱材料，抗壓、抗拉強度低(《0.5MPa)，或者直接就是柔性材料，不 具有抗壓強度，尤其對超音速飛行器來說，必須具有一定的強度以便于抗沖刷。強度高的材 料存在著密度大、隔熱效率低(導熱系數》0.1w/ii^k)的特點，對視重量為生命的航空、 航天飛行器來說，飛行器每減掉一克重量都是極大的進步，所以說隔熱材料必須具有低密度， 同時也要有高強度。因此，研制耐高溫、高強度、低密度、低導熱、隔熱效果好的材料以滿 足包括導彈以及宇宙飛船在內的航空、航天等領域的隔熱防護需求十分必要。
發明內容
本發明的目的在于提供一種石英纖維復合隔熱材料，具有耐高溫、高強度、低密度、低 導熱和隔熱效果好的特點；本發明同時提供了科學合理、簡單易行的制備方法。
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，其配料重量組成為熔融石英玻璃纖維50 95 %、氧化鋁纖維5 50%、氮化硼0 5%和助劑0 3%。
其中-
助劑選用硅溶膠與甲基纖維素按照重量比l: (0.5 1.5)的混合物。 熔融石英玻璃纖維直徑為1 10Rn， Si02重量含量》95劣適宜。 氧化鋁纖維直徑為3 20Mm， Al203重量含量》8096適宜。
所用原料熔融石英玻璃纖維、氧化鋁纖維和氮化硼有市售產品，可直接購買，其中氮化 硼可直接購買粉體原料使用。
科學合理，簡單易行的制備方法如下
首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm，然后將短切后的熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維球磨粉碎至500Mm以下，再加入氮化硼和助劑攪拌分散，經過抽 濾成型后高溫燒成制備。
成型時，根據部件形狀或器件形狀成型，也可以再進行后續機械加工，可制作成包括航 天飛機隔熱瓦在內的各種隔熱異型件，燒成溫度控制為1100 1400'C適宜。
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，產品經檢測，隔熱等性能良好，耐溫高，最高達 170(TC，可在600-120(TC長期使用，密度低，可在0. 20 0. 40g/cn^之間調整，導熱系數低， 最低達0. 046w/m k,強度高，抗壓強度^2MPa，抗拉強度》0.5Mpa，因此，具有耐高溫、 高強度、低密度、低導熱和隔熱效果好的綜合特點，能夠滿足高溫隔熱要求，可應用包括宇 航飛船和洲際導彈在內的航空、航天、軍工、半導體領域的高溫隔熱。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。 實施例l
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為 烙融石英玻璃纖維80%、氧化鋁纖維15%、氮化硼3%和助劑2%; 其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 10Mm， Si02重量含量》959i; 氧化鋁纖維直徑為3 20Mra，八1203重量含量>80%; 首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm; 助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1:1的混合物。
將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維分別或混合球磨粉碎，300目篩過濾，加入助劑、氮 化硼和去離子水介質進行攪拌分散，倒入抽濾成型模具進行成型。成型坯體烘干后，經1200 'C燒成，制得產品。將材料制備成試樣，按照國標測得性能指標為耐溫120(TC， 2小時無 變形收縮，密度0.29g/cm3'，導熱系數0. 049w/m k，抗壓強度2. 8MPa，厚度方向抗拉強度 0. 79 MPa。 實施例2
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為 熔融石英玻璃纖維75%、氧化鋁纖維20%、氮化硼2%和助劑3%; 其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 101Jffl， Si02重量含量》959i; 氧化鋁纖維直徑為3 20Wn， A1A重量含量^8096; 首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm; 助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1:0. 8的混合物。將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維分別或混合球磨粉碎，300目篩過濾，加入助劑、氮化硼和去離子水介質進行攪拌分散，倒入抽濾成型模具進行成型。成型坯體烘干后，經1250'C燒成，制得產品。將材料制備成試樣，按照國標測得性能指標為耐溫1250'C, 2小時無變形收縮，密度0.30g/cm3'，導熱系數0. 05w/m k，抗壓強度3. 6MPa，厚度方向抗拉強度0.88 MPa。實施例3
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為-熔融石英玻璃纖維70%、氧化鋁纖維28%和氮化硼2%;其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 10Mm， Si02重量含量》95W;氧化鋁纖維直徑為3 20Mm， A1A重量含量》80呢；首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm。將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維混合球磨粉碎，300目篩過濾，加入氮化硼和去離子水介質進行攪拌分散，倒入抽濾成型模具進行成型。成型坯體烘干后，經1300'C燒成，制得產品。將材料制備成試樣，按照國標測得性能指標為耐溫1230'C， 2小時無變形收縮，密度0.29g/cm3',導熱系數0. 048w/m k，抗壓強度2. 9MPa，厚度方向抗拉強度0.79 MPa。實施例4
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為熔融石英玻璃纖維85%、氧化鋁纖維12%和助劑3%;其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 10Mm， Si02重量含量^9596;氧化鋁纖維直徑為3 20Mffl, Al203重量含量》80免；首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm;助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1:1. 1的混合物。
將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維分別或混合球磨粉碎，300目篩過濾，加入助劑和去離子水介質進行攪拌分散，倒入抽濾成型模具進行成型。成型坯體烘干后，經1150'C燒成，制得產品。將材料制備成試樣，按照國標測得性能指標為耐溫1200'C, 2小時無變形收縮，密度0.30g/cm3，，導熱系數0. 045w/m k，抗壓強度2. 6MPa，厚度方向抗拉強度0. 79 MPa。實施例5
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為
熔融石英玻璃纖維85%、氧化鋁纖維10%、氮化硼3%、助劑2%以及另外的去離子水介質；其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 10Mm， Si02重量含量》95X;氧化鋁纖維直徑為3 20Mffl, Al2O3重量含量^8096;首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm;助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1:1的混合物。
其它同實施例l，制備的材料制備試樣按照國標測得性能指標為耐溫1200'C， 2小時無變形收縮，密度0.27g/cm3'導熱系數0.046w/m，k，抗壓強度2. 3MPa，厚度方向抗拉強度0. 72 MPa。實施例6
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為
石英纖維91.5%、氧化鋁纖維5%、氮化硼0.5%、助劑3%以及另外的去離子水介質；其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 10陶，Si02重量含量》95呢；氧化鋁纖維直徑為3 20Mm, A1A重量含量》80M;首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至1-3cm;助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1:0.9的混合物。
其它同實施例l，制備的材料制備試樣按照國標測得性能指標為耐溫1200'C， 2小時無變形收縮，密度0. 22g/cm3'導熱系數0. 046w/m k，抗壓強度2. OMPa，厚度方向抗拉強度0.59 MPa。實施例7
本發明所述的石英纖維復合隔熱材料，配料重量組成為
石英纖維50%、氧化鋁纖維45%、氮化硼2%、助劑3%以及另外的去離子水介質；其中熔融石英玻璃纖維直徑為1 10Mm， Si02重量含量》95W;氧化鋁纖維直徑為3 20Mm,八1203重量含量》80%;首先將熔融石英玻璃纖維和氧化鋁纖維利用剪切機短切至l-3cm;助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1:1. 2的混合物。
其它同實施例l，制備的材料制備試樣按照國標測得性能指標為耐溫1200'C， 2小時無變形收縮，密度0. 40g/cm3'導熱系數0. 051w/m k,抗壓強度3. 4MPa，厚度方向抗拉強度0. 98 MPa。
權利要求
1、一種石英纖維復合隔熱材料，其特征在于其配料重量組成為熔融石英玻璃纖維50～95％、氧化鋁纖維5～50％、氮化硼0～5％和助劑0～3％。
2 根據權利要求1所述的石英纖維復合隔熱材料，其特征在于助劑為硅溶膠與甲基纖 維素按照重量比l: (0.5 1.5)的混合物。
3、 根據權利要求1或2所述的石英纖維復合隔熱材料，其特征在于熔融石英玻璃纖維 直徑為l~10Mm， Si02重量含量^95先。
4、 根據權利要求3所述的石英纖維復合隔熱材料，其特征在于氧化鋁纖維直徑為3 20Pm， A1A重量含量》80X。
5、 一種權利要求1所述的石英纖維復合隔熱材料的制備方法，其特征在于將熔融石英 玻璃纖維和氧化鋁纖維球磨粉碎，再加入氮化硼和助劑攪拌分散，經過抽濾成型后高溫燒成 制備。
6、 根據權利要求5所述的石英纖維復合隔熱材料的制備方法，其特征在于燒成溫度為 1100 1400'C。
全文摘要
本發明涉及一種石英纖維復合隔熱材料及其制備方法，屬于特種材料技術領域，用于航天、航空、導彈等飛行器中的隔熱防護，其配料重量組成為熔融石英玻璃纖維50～95％、氧化鋁纖維5～50％、氮化硼0～5％和助劑0～3％，其中助劑為硅溶膠與甲基纖維素按照重量比1∶(0.5～1.5)的混合物，具有耐高溫、高強度、低密度、低導熱和隔熱效果好的特點，本發明制備方法科學合理、簡單易行。
文檔編號C04B35/66GK101659557SQ20091001775
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者于海杰, 劉瑞祥, 欒藝娜, 王重海, 程之強, 趙小玻, 隋學葉, 魏美玲 申請人:中材高新材料股份有限公司;山東工業陶瓷研究設計院