[发明专利]一种具有吸收红外功能的叠层结构芯材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叠层结构芯材及其制备方法，特别是涉及一种具有吸收红外功能的叠层结构芯材及其制备方法。

背景技术

随着航空、航天技术的发展，空间已成为维护国家安全和国家利益必须占据的“制高点”。发展高可靠性、能够快速反应的可重复使用航天器成为了我国军事国防力量中的一项重大课题。自上个世纪80年代航天飞机上天以来，航天飞机的设计已经历了三代。由于航天飞机在超声速和高超声速飞行过程中的气动载荷的影响，飞行器表面出现了很大的温升，破坏了飞行器的安全使用性能。因此，飞行器需采用重量轻且防热性能优良的热防护系统(TPS)解决气动加热问题。TPS是发展高超声速飞行器的关键性技术之一，而开发新型隔热材料是TPS中最为实用的途径。

在高温下，辐射传热占据着大部分的比重。降低辐射传热成为了目前国内外研究者的关注重点。玻璃纤维具有低密度和高的热稳定性(＞600℃)的特点，采用玻璃纤维制备的隔热芯材导热系数可低至0.03W/(m·K)，常应用于高温领域。然而，大多数的多孔介质不能完全挡住红外辐射电波，不能有效降低多孔介质中的辐射传热。在多孔介质间添加一些高反射率的材料，如金属粉末或金属箔类反射屏或碳/碳化硅薄板两面镀金(铂)的隔热屏来散射、反射和吸收红外辐射电波，大幅降低辐射传热。

马承银在公开号为CN101565552B的发明专利上公开了一种具有热反射与热辐射功能的隔热材料及其制备方法。隔热材料由高分子材料和隔热功能材料组成，其中，高分子材料的质量百分比为40～70％，隔热功能材料的质量百分比为60～30％。该发明的隔热材料的反射率与辐射率都大于80％，可用作各种遮阳工程的遮阳材料。

南通全技纺织涂层有限公司在公开号为CN201721077U的实用新型专利上公开了一种具有反射层、辐射层多重结构的隔热涂层织物。该织物由基布和涂覆在基布上的隔热浆料组成，其中，隔热浆料采用的是两层结构，一层具有辐射功能，另一层具有反射功能，紧贴于基布的上面涂覆有辐射层，辐射层的上面涂覆有反射层。

周新怀在公开号为CN102032418B的发明专利上公开了一种隔热保温材料。该材料由聚乙烯气泡层、铝箔层和/或编织布层或玻璃纤维层和/或保护层组成，不仅具有质轻、无尘、隔热、隔音、防潮、防震的功能，还具有光反射、热反射及防辐射等性能。

刘何在公开号为CN2664901的实用新型专利上公开了一种阻隔辐射能隔热复合材料。该复合材料具有层状结构，在对流传导隔层的一侧设有铝反射层和聚酯保护层，具有十分显著的阻隔热能的效果。

目前市场上所用的保温隔热材料对辐射的吸收作用有限，并且具有较低的结构强度。一旦将这些常规保温隔热材料运用在航天器中，不仅不能实现良好的隔热效果，高频的振动还会造成保温隔热材料结构坍塌，缩短了航天器的使用寿命。玻璃纤维芯材的强度取决于纤维的特性及成型过程中纤维间的相互交织力。玻璃纤维直径细小，拉伸强度高、刚性佳，多根玻璃纤维搭接在一起，赋予了玻璃纤维芯材高强的特性。另外，玻璃纤维可承受600℃以上的高温。因此，玻璃纤维芯材间交织的强度不会随着温度的上升而损失，可抵抗气动载荷对保温隔热材料的热冲击。另外，叠层结构的芯材隔热效果优异，可运用于航空航天、军工等高端防热领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的保温隔热材料强度低、隔热性能差等缺点，提供一种具有吸收红外功能的叠层结构芯材及其制备方法，该叠层结构芯材可用作航空航天、建筑、机械、热能等领域的隔热部件，也可以用于可重复使用航天器中的热防护系统中。

为解决上述问题，本发明提供一种具有吸收红外功能的叠层结构芯材，该叠层结构芯材由红外反射屏和玻璃纤维毡交替叠层组成，所述红外反射屏和玻璃纤维毡通过耐高温胶粘剂连接，组成一个结构增强体。所述的玻璃纤维毡叠加层数为2～50层。所述的玻璃纤维毡的面积大于或等于红外反射屏的面积。

另外，玻璃纤维毡表面也可铺撒一定含量的隔热颗粒。隔热颗粒主要起到增加红外反射屏与玻璃纤维毡间接触热阻和摩擦力的作用，既起到增加绝热性的目的，又起到增加结构强度的目的。所述的隔热颗粒为二氧化硅或二氧化钛或氧化镁或二氧化锡或三氧化二锑或氧化锌或氧化铝或三氧化二铁或二氧化锰或它们的组合，颗粒粒径为0.1～50μm。

一种具有吸收红外功能的叠层结构芯材中的各组分所占重量百分比分别为：

所述的红外反射屏由单面镀铝有机薄膜或双面镀铝有机薄膜组成。其中，有机薄膜由聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜或OPP膜或CPP膜或尼龙膜或聚丙烯膜或聚乙烯膜组成。