[发明专利]低密度纤维预制体及制备方法和应用其的隔热保温件

说明书

本发明提供的一种低密度纤维预制体选用高性能纤维经针刺工艺成型，斜向纤维与网胎层构成立体结构，整体结构稳定，机械性能好；所述预制体为均匀多孔疏松结构，具有较低的体积密度，体积密度为0.10g/cm³至0.18g/cm³，层间连接的斜向纤维与网胎层具有非法向垂直的夹角，斜向有效增加层间连接纤维与网胎层的接触面积，增强相互结合力，有利于低密度预制体的成形和整体稳定性；经后期硅基或气凝胶的渗透制成的隔热保温材料相较传统材料重量轻，隔热性能好且力学性能佳。

技术领域

本发明涉及隔热保温技术领域，特别涉及一种低密度纤维预制体及其制备方法和采用该低密度纤维预制体制得的隔热保温件。

背景技术

高速或超高音速飞行器的飞行速度不断提高，亟需高性能轻质隔热材料提供热防护。高速飞行器现有轻质隔热材料主要有陶瓷隔热瓦、柔性隔热材料、气凝胶等，其中陶瓷隔热瓦密度偏高、脆性大，可靠性不足；柔性隔热材料力学性能好，但芯部采用的石英纤维棉、氧化铝短纤维的密度以及均匀一致性有待改善；气凝胶的孔隙率大、密度低，隔热性能突出，但力学性能低。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种低密度纤维预制体，其体积密度低、孔隙率大且均匀性好，通过硅基、气凝胶复合成型的隔热保温材料兼具力学性能高和隔热性能好等特点。

本发明提供的技术方案为：一种低密度纤维预制体，包括网胎层和连接若干网胎层之间的斜向纤维构成的体积密度为0.10g/cm³至0.18g/cm³的纤维预制体，所述斜向纤维包括由所述网胎层引出的若干纤维簇，每一所述纤维簇与所述网胎层之间具有非法向垂直的夹角。

进一步地，至少两层的所述网胎层引出的若干纤维簇取向不同。

进一步地，每一所述网胎层引出的若干所述纤维簇具有至少两种取向。

进一步地，所述网胎层为多孔状纤维薄毡，所述纤维的长度为50cm至90cm，所述薄毡的面密度为20g/m²-200g/m²。

进一步地，所述低密度纤维预制体为块状、球形、弧形、锥形或组合异形。

进一步地，所述纤维为石英纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维、高硅氧纤维中的一种或任意组合。

本发明还提供所述的低密度纤维预制体的制备方法，包括以下步骤：

S1)纤维短切后经成网工艺制得网胎；

S2)将网胎裁剪为所需形状；

S3)将裁剪的网胎铺覆于成形模具或已成形区域表面；

S4)按设定角度和针刺参数引入实现层间连接的斜向纤维；

S5)重复步骤S3或S4直至所需产品尺寸移除成型模具，得到体积密度为0.10g/cm³至0.18g/cm³的纤维预制体。

进一步地，所述针刺参数包括针刺密度，所述针刺密度为3针/cm²至15针/cm²。

本发明还提供一种隔热保温材料，采用所述的低密度纤维预制体作为增强体，与基体复合得到隔热保温件，所述基体包括硅基或气凝胶。