[发明专利]一种航空专用保温绝热玻璃纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含硅无机纤维领域，涉及一种玻璃纤维复合材料及其制备方法，特别涉及一种航空专用保温绝热玻璃纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维棉属于玻璃纤维中的一个类别，是一种人造无机纤维。采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料，配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃。在融化状态下，借助外力吹制成絮状细纤维，纤维和纤维之间为立体交叉，互相缠绕在一起，呈现出许多细小的间隙，这种间隙可看作孔隙。因此，玻璃棉可视为多孔材料，具有良好的绝热、吸声性能。玻璃棉能够吸声的原因不是由于表面粗糙，而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞，当声波入射到玻璃棉上时，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦，声能转化为热能而损耗。

玻璃纤维棉常作为保温材料被广泛运用于航空航天领域。航空航天领域对保温材料的要求较高，常规的用胶料粘结后包覆成型的玻璃纤维棉保温材料强度低，安装加工性能差，保温效果差，质量重，不能满足使用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种质量轻，保温效果优异的玻璃纤维复合材料，本发明还提供一种制备该复合材料的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种航空专用保温绝热玻璃纤维复合材料，包括无纺布、玻璃纤维棉和粘结胶料，所述无纺布厚度为0.05-0.1mm，所述玻璃纤维棉直径为0.75-1.25μm，所述玻璃纤维棉通过粘结胶料复合在无纺布表面。

进一步，所述复合在无纺布表面的玻璃纤维棉厚度为0.35-4.95mm。

本发明航空专用保温绝热玻璃纤维复合材料由直径为0.75-1.25μm的玻璃纤维棉、厚度0.05-0.1mm的无纺布和粘结胶料制成：首先，无纺布起骨架支撑的作用，可以显著增强复合材料强度，而且本发明采用超薄无纺布，能够显著降低产品重量；其次，由于无纺布孔隙率低，可以有效阻止外界杂质进入，延长复合材料使用寿命；再次，由于无纺布的存在，本发明复合材料厚度可以低于0.4mm或者高于50mm，克服了传统玻璃纤维棉保温绝热材料厚度只能维持在1-8mm，过薄过厚均无法加工的缺点；最后，由于无纺布的存在，本发明航空专用保温绝热玻璃纤维复合材料所需要粘结胶料的使用量只有传统保温材料的50%，进一步提高了保温绝热效果。

进一步，所述无纺布为涤纶无纺布。

涤纶无纺布导热系数低并具有良好的耐火及保温性能，可以提高复合材料保温效果。

进一步，所述粘结胶料为酚醛树脂，其重量为复合材料总重的0.8-1.2%。

酚醛树脂粘结胶料具有润湿速度快，能够和玻璃纤维棉及无纺布发生稳定交联的优点，最终制得的产品粘结可靠，性能稳定。

进一步，所述玻璃纤维棉按照质量计由以下组分组成：SiO₂：54-59%，Al₂O₃：5-8%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2%，K₂O：1.5-3.5%，Na₂O：9-11%，B₂O₃：9-12%，ZnO：3-5%，BaO：4-7%。

本发明玻璃纤维棉通过降低金属氧化物K₂O、Na₂O、MgO、ZnO的含量，并提高SiO₂的含量，有效降低了玻璃纤维棉自身导热系数。

进一步，所述玻璃纤维棉采用如下方法制得：

1）原料准备：选取氧化锌、硼砂、白砂、钾长石粉、纯碱、方解石、碳酸钾、碳酸钡，并混合均匀；

2）熔化：将步骤1）的原料熔化成玻璃液；

3）初次纤维化：将步骤2）的玻璃液分为玻璃细流，经拉丝、排丝得初级纤维；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得玻璃纤维棉成品。

本发明玻璃纤维棉先后经过高温熔化和高温高速火焰气流喷吹步骤，具有很高的强度。

本发明制备所述航空专用保温绝热玻璃纤维复合材料的方法，包括以下步骤：

1）原料准备：选取氧化锌、硼砂、白砂、钾长石粉、纯碱、方解石、碳酸钾、碳酸钡，并混合均匀；

2）熔化：将步骤1）的原料熔化成玻璃液；

3）初次纤维化：将步骤2）的玻璃液分为玻璃细流，经拉丝、排丝得初级纤维；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得玻璃纤维棉；