[发明专利]轻质硅藻基超高温隔热板及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔热保温材料，尤其涉及一种用于航天器超高温隔热板的材料及其制备工艺。 

  

背景技术

轻质超高温隔热材料主要应用于返回式卫星和载人飞船。它是在各种力学环境和空间环境条件下保证飞行器整体和宇航员安全的核心材料。它以基本的平板、弧形板或其他异型体的形态，通过胶粘剂粘接在金属承力结构的外表面，对金属表面或结构进行热防护，阻隔飞行器返回再入近地轨道过程中的气动加热，将金属结构尤其是载人仓的温度降到可承受的范围。我国目前对隔热材料的研制主要开发了酚醛—涤纶烧蚀隔热材料和以硅橡为基，填充酚醛与玻璃小球而成的H88、H96低密度烧蚀材料，以及以酚醛为基玻璃短纤维增强的MD2中密度烧蚀材料。这些材料具有较高的热稳定性，良好的力学性能和较成熟的制造工艺，但也有其质量大、韧性低、抗冲击差、耐湿热性差、耐热温差小等缺点。即使“阿波罗号”飞船采用的3FIB型弹性隔热毡共计177mm的隔热厚度，使得舱内空间大幅降低；X-37B空天飞行器采用的CFRP碳纤维增强复合板，也因单体纤维抗氧化非烧蚀陶瓷瓦片的小规格粘贴使工艺复杂，成本昂贵，都不能满足技术发展、经济合理的新要求。 

发明内容

为了解决目前航天飞行器短期隔热保温材料及产成品存在的基本性能差、外购价格高、使用效率低、产品寿命短的缺点，本发明提供一种既耐高温低烧蚀又隔热时间长、温差大；既有是轻质隔热材料又抗冲击能力强、生产工艺简化、成本低；且节能减排，充分利用低号资源的生产超高温短期隔热保护材料及其板材的制备加工工艺。 

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种超高温隔热材料是下述原料（重量百分比含量）配制：硅藻土60%-90%；液体硅酸钠5%-30%；其它辅助加强筋骨料0-20%。 

硅藻土的制备：一、二级原土只需要干燥，不需要深加工；三、四级及废弃等外硅藻土原土用重力选矿法进行选别，除去泥沙、碎屑、固体大颗粒杂物及重矿物，然后在干燥炉中用250℃-600℃中低温焙烧，除去有机质，获得白色、灰白色、灰色干燥的硅藻土精料。 

利用上述原料配方制备超高温隔热板的工艺如下：将获得的硅藻土精料与液体硅酸钠混合，充分搅拌，混匀后浇注、喷涂、刷涂在设计好的平面板材或其它形体的模具中，在避光、通风、气温10℃-40℃、低湿度条件下自然凝固36-24小时后起模，获得所需板材的坯料。然后利用冷加工切削磨方法整理成符合要求的板材成品。或根据需要在模具内铺垫玄武岩纤维布、钢丝网筋等加强辅料，提高产品机械强度。 

本发明的特征在于：利用硅藻土所含60%以上SiO2,少量的Al2O3、Fe2O3、 

MgO、CaO、K2O、Na2O的化学物质；利用圆盘状、筒状、羽状80-90%的高空隙率物理形体；0.3g-0.5g/cm³的密度；1-1.5的低硬度；热、电、声的不良导体；熔点1650-1750℃和非晶型SiO2加热到1000℃时变为晶型可极耐腐、耐磨的化学稳定性，生产出板材厚度11-25cm，在受热面温度1200℃，时长≥7分钟以后，背面温度不超过100℃的轻质硅藻基超高温隔热板。

本发明的积极效果是：该原料易得，价格低廉、资源利用率高，所制得耐高温隔热产品质量轻、抗折、耐腐、耐磨、强度大、导热率低、既耐高温又耐低温。与国外同类产品比，综合成本仅为进口产品的三分之一。本发明虽然以航天飞行器隔热材料为主要研究方向，但它不仅限于此，还可以广泛应用于需要减轻荷重、扩大实用空间、节能减排、环保保健工程，替代大量钢材或塑料加工制作大型防火隔热保温墙、箱、罐、筒、槽、仓等民用设施。 

（四）附图说明 

    图1为轻质硅藻基超高温隔热板隔热性能测试方案

图中1表示为被测试耐高温隔热板样本；

图中2表示为隔热板1中铺设玄武岩纤维布加强筋；

图中3表示为隔热板1中铺设钢丝网加强筋；

图中4表示为金属割炬火焰喷咀及加温火焰；

图中5表示为加热点和高温侧测温点；

图中6表示为氧气装置及氧气输送管；

图中7表示为乙炔气装置及乙炔气输送管；

图中8表示为高温测温仪及虚线引向的测试方向；

图中9表示为低温测温仪及虚线引向的测试方向；

图中10表示为低温与高温加热点对称的低温测试点。