[发明专利]一种气凝胶纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明属于气凝胶复合材料领域，尤其涉及一种气凝胶纤维复合材料的制备方法。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a)、原料混合后成型，得到气凝胶纤维素坯；所述原料包括气凝胶或其前驱体，和纤维；b)、所述气凝胶纤维素坯进行煅烧，得到气凝胶纤维复合材料；所述煅烧的温度为300～1000℃。本发明通过在特定温度下对含有气凝胶和纤维的素坯进行煅烧，显著提高了气凝胶纤维复合材料的力学强度。实验结果表明：采用本发明提供的方法制得的气凝胶纤维复合材料的力学性能良好。

技术领域

本发明属于气凝胶复合材料领域，尤其涉及一种气凝胶纤维复合材料的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种由胶体粒子或高聚物分子相互交联构成的具有空间网络结构的轻质纳米多孔材料，具有密度低、孔洞率高、比表面积大等特点，其纤细的纳米多孔网络结构使其能够有效限制固态热传导和气态热对流，因而具有极低的热导率和优异的隔热性能，在航空航天、化工、冶金等领域具有广泛的应用前景。

纯气凝胶强度低、韧性差，因此为了提高其强度和韧性，现有技术通常将气凝胶与纤维进行复合制成复合材料。传统的气凝胶纤维复合材料生产工艺一般是先将气凝胶和纤维混合后制成素坯，然后再对素坯进行常压烘干或超临界干燥，得到气凝胶纤维复合材料。超临界干燥中涉及的高压技术在工艺上非常复杂，且安全上具有较高的危险性，另外其建设和运行成本也极为昂贵，因此在工业生产上使用较为广泛的素坯干燥方式为常压烘干，但常压烘干获得的气凝胶纤维复合材料的力学性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气凝胶纤维复合材料的制备方法，采用本发明提供的方法制得的气凝胶纤维复合材料的力学性能良好。

本发明提供了一种气凝胶纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a)、原料混合后成型，得到气凝胶纤维素坯；所述原料包括气凝胶或其前驱体，和纤维；

b)、所述气凝胶纤维素坯进行煅烧，得到气凝胶纤维复合材料；所述煅烧的温度为300～1000℃。

优选的，所述煅烧的升温速度为20～50℃/min。

优选的，所述煅烧的保温时间为5～50min。

优选的，所述煅烧的升温方式为梯度升温，该过程具体包括：

b1)、所述素坯以20～30℃/min的升温速度升温至300～400℃，保温3～15min；

b2)、保温后的素坯以30～40℃/min的升温速度升温至500～700℃，保温5～20min。

优选的，还包括：

b3)、经步骤b2)保温后的素坯以40～50℃/min的升温速度升温至800～1000℃，保温3～15min。

优选的，所述素坯在进行煅烧之前，在素坯表面涂覆耐热涂层；所述耐热涂层的耐热温度≥1000℃。

优选的，所述耐热涂层的厚度为0.5～3mm。

优选的，所述气凝胶包括二氧化硅气凝胶、三氧化二铝气凝胶、二氧化钛气凝胶、二氧化锆气凝胶和氮化硼气凝胶中的一种或多种。

优选的，所述纤维包括玻璃纤维、高硅氧纤维、硅酸镁纤维和硅酸铝纤维中的一种或多种。

优选的，步骤a)中，所述原料还包括红外遮光剂。