专利名称：石英纤维复合隔热材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种石英纤维复合隔热材料及其制备方法，属于特种材料技术领域，用于航 天、航空、导弹等飞行器中的隔热防护。
背景技术：
飞行器用隔热材料，需要具有密度低、导热系数低、耐高温、强度高、以及高隔热效率 的特点，现有的隔热材料虽然单一的性能指标已经达到了较高的水平，但是综合耐温、强度、 密度、导热系数、隔热等综合指标还难以满足航空、航天领域的苛刻的要求。存在的主要问 题是密度较低的隔热材料，抗压、抗拉强度低(《0.5MPa)，或者直接就是柔性材料，不 具有抗压强度，尤其对超音速飞行器来说，必须具有一定的强度以便于抗冲刷。强度高的材 料存在着密度大、隔热效率低(导热系数》0.1w/ii^k)的特点，对视重量为生命的航空、 航天飞行器来说，飞行器每减掉一克重量都是极大的进步，所以说隔热材料必须具有低密度， 同时也要有高强度。因此，研制耐高温、高强度、低密度、低导热、隔热效果好的材料以满 足包括导弹以及宇宙飞船在内的航空、航天等领域的隔热防护需求十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石英纤维复合隔热材料，具有耐高温、高强度、低密度、低 导热和隔热效果好的特点；本发明同时提供了科学合理、简单易行的制备方法。
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，其配料重量组成为熔融石英玻璃纤维50 95 %、氧化铝纤维5 50%、氮化硼0 5%和助剂0 3%。
其中-
助剂选用硅溶胶与甲基纤维素按照重量比l: (0.5 1.5)的混合物。 熔融石英玻璃纤维直径为1 10Rn， Si02重量含量》95劣适宜。 氧化铝纤维直径为3 20Mm， Al203重量含量》8096适宜。
所用原料熔融石英玻璃纤维、氧化铝纤维和氮化硼有市售产品，可直接购买，其中氮化 硼可直接购买粉体原料使用。
科学合理，简单易行的制备方法如下
首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm，然后将短切后的熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维球磨粉碎至500Mm以下，再加入氮化硼和助剂搅拌分散，经过抽 滤成型后高温烧成制备。
成型时，根据部件形状或器件形状成型，也可以再进行后续机械加工，可制作成包括航 天飞机隔热瓦在内的各种隔热异型件，烧成温度控制为1100 1400'C适宜。
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，产品经检测，隔热等性能良好，耐温高，最高达 170(TC，可在600-120(TC长期使用，密度低，可在0. 20 0. 40g/cn^之间调整，导热系数低， 最低达0. 046w/m k,强度高，抗压强度^2MPa，抗拉强度》0.5Mpa，因此，具有耐高温、 高强度、低密度、低导热和隔热效果好的综合特点，能够满足高温隔热要求，可应用包括宇 航飞船和洲际导弹在内的航空、航天、军工、半导体领域的高温隔热。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。 实施例l
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为 烙融石英玻璃纤维80%、氧化铝纤维15%、氮化硼3%和助剂2%; 其中熔融石英玻璃纤维直径为1 10Mm， Si02重量含量》959i; 氧化铝纤维直径为3 20Mra，八1203重量含量>80%; 首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm; 助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1:1的混合物。
将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维分别或混合球磨粉碎，300目筛过滤，加入助剂、氮 化硼和去离子水介质进行搅拌分散，倒入抽滤成型模具进行成型。成型坯体烘干后，经1200 'C烧成，制得产品。将材料制备成试样，按照国标测得性能指标为耐温120(TC， 2小时无 变形收縮，密度0.29g/cm3'，导热系数0. 049w/m k，抗压强度2. 8MPa，厚度方向抗拉强度 0. 79 MPa。 实施例2
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为 熔融石英玻璃纤维75%、氧化铝纤维20%、氮化硼2%和助剂3%; 其中熔融石英玻璃纤维直径为1 101Jffl， Si02重量含量》959i; 氧化铝纤维直径为3 20Wn， A1A重量含量^8096; 首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm; 助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1:0. 8的混合物。将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维分别或混合球磨粉碎，300目筛过滤，加入助剂、氮化硼和去离子水介质进行搅拌分散，倒入抽滤成型模具进行成型。成型坯体烘干后，经1250'C烧成，制得产品。将材料制备成试样，按照国标测得性能指标为耐温1250'C, 2小时无变形收縮，密度0.30g/cm3'，导热系数0. 05w/m k，抗压强度3. 6MPa，厚度方向抗拉强度0.88 MPa。实施例3
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为-熔融石英玻璃纤维70%、氧化铝纤维28%和氮化硼2%;其中熔融石英玻璃纤维直径为1 10Mm， Si02重量含量》95W;氧化铝纤维直径为3 20Mm， A1A重量含量》80呢；首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm。将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维混合球磨粉碎，300目筛过滤，加入氮化硼和去离子水介质进行搅拌分散，倒入抽滤成型模具进行成型。成型坯体烘干后，经1300'C烧成，制得产品。将材料制备成试样，按照国标测得性能指标为耐温1230'C， 2小时无变形收縮，密度0.29g/cm3',导热系数0. 048w/m k，抗压强度2. 9MPa，厚度方向抗拉强度0.79 MPa。实施例4
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为熔融石英玻璃纤维85%、氧化铝纤维12%和助剂3%;其中熔融石英玻璃纤维直径为1 10Mm， Si02重量含量^9596;氧化铝纤维直径为3 20Mffl, Al203重量含量》80免；首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm;助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1:1. 1的混合物。
将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维分别或混合球磨粉碎，300目筛过滤，加入助剂和去离子水介质进行搅拌分散，倒入抽滤成型模具进行成型。成型坯体烘干后，经1150'C烧成，制得产品。将材料制备成试样，按照国标测得性能指标为耐温1200'C, 2小时无变形收缩，密度0.30g/cm3，，导热系数0. 045w/m k，抗压强度2. 6MPa，厚度方向抗拉强度0. 79 MPa。实施例5
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为
熔融石英玻璃纤维85%、氧化铝纤维10%、氮化硼3%、助剂2%以及另外的去离子水介质；其中熔融石英玻璃纤维直径为1 10Mm， Si02重量含量》95X;氧化铝纤维直径为3 20Mffl, Al2O3重量含量^8096;首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm;助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1:1的混合物。
其它同实施例l，制备的材料制备试样按照国标测得性能指标为耐温1200'C， 2小时无变形收縮，密度0.27g/cm3'导热系数0.046w/m，k，抗压强度2. 3MPa，厚度方向抗拉强度0. 72 MPa。实施例6
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为
石英纤维91.5%、氧化铝纤维5%、氮化硼0.5%、助剂3%以及另外的去离子水介质；其中熔融石英玻璃纤维直径为1 10陶，Si02重量含量》95呢；氧化铝纤维直径为3 20Mm, A1A重量含量》80M;首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至1-3cm;助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1:0.9的混合物。
其它同实施例l，制备的材料制备试样按照国标测得性能指标为耐温1200'C， 2小时无变形收縮，密度0. 22g/cm3'导热系数0. 046w/m k，抗压强度2. OMPa，厚度方向抗拉强度0.59 MPa。实施例7
本发明所述的石英纤维复合隔热材料，配料重量组成为
石英纤维50%、氧化铝纤维45%、氮化硼2%、助剂3%以及另外的去离子水介质；其中熔融石英玻璃纤维直径为1 10Mm， Si02重量含量》95W;氧化铝纤维直径为3 20Mm,八1203重量含量》80%;首先将熔融石英玻璃纤维和氧化铝纤维利用剪切机短切至l-3cm;助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1:1. 2的混合物。
其它同实施例l，制备的材料制备试样按照国标测得性能指标为耐温1200'C， 2小时无变形收缩，密度0. 40g/cm3'导热系数0. 051w/m k,抗压强度3. 4MPa，厚度方向抗拉强度0. 98 MPa。
权利要求
1、一种石英纤维复合隔热材料，其特征在于其配料重量组成为熔融石英玻璃纤维50～95％、氧化铝纤维5～50％、氮化硼0～5％和助剂0～3％。
2 根据权利要求1所述的石英纤维复合隔热材料，其特征在于助剂为硅溶胶与甲基纤 维素按照重量比l: (0.5 1.5)的混合物。
3、 根据权利要求1或2所述的石英纤维复合隔热材料，其特征在于熔融石英玻璃纤维 直径为l~10Mm， Si02重量含量^95先。
4、 根据权利要求3所述的石英纤维复合隔热材料，其特征在于氧化铝纤维直径为3 20Pm， A1A重量含量》80X。
5、 一种权利要求1所述的石英纤维复合隔热材料的制备方法，其特征在于将熔融石英 玻璃纤维和氧化铝纤维球磨粉碎，再加入氮化硼和助剂搅拌分散，经过抽滤成型后高温烧成 制备。
6、 根据权利要求5所述的石英纤维复合隔热材料的制备方法，其特征在于烧成温度为 1100 1400'C。
全文摘要
本发明涉及一种石英纤维复合隔热材料及其制备方法，属于特种材料技术领域，用于航天、航空、导弹等飞行器中的隔热防护，其配料重量组成为熔融石英玻璃纤维50～95％、氧化铝纤维5～50％、氮化硼0～5％和助剂0～3％，其中助剂为硅溶胶与甲基纤维素按照重量比1∶(0.5～1.5)的混合物，具有耐高温、高强度、低密度、低导热和隔热效果好的特点，本发明制备方法科学合理、简单易行。
文档编号C04B35/66GK101659557SQ20091001775
公开日2010年3月3日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者于海杰, 刘瑞祥, 栾艺娜, 王重海, 程之强, 赵小玻, 隋学叶, 魏美玲 申请人:中材高新材料股份有限公司;山东工业陶瓷研究设计院