蛭石隔熱材料隔熱性能的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、利用蛭石的隔熱性能，將其應(yīng)用于隔熱材料中，可以提高材料的熱防護(hù)性能。熱防護(hù)實(shí)驗(yàn)即TPP實(shí)驗(yàn)是目前國際上通用的評(píng)價(jià)織物熱防護(hù)性能的實(shí)驗(yàn)方法。目前，開發(fā)新型防護(hù)材料主要依靠大量的熱防護(hù)性能測(cè)試，依據(jù)材料的防護(hù)性能值作為評(píng)價(jià)材料隔熱性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)，但這也加大了開發(fā)新材料的成本。本文采用L-S相轉(zhuǎn)化法，制備出含有蛭石的隔熱新材料，并對(duì)其進(jìn)行了熱防護(hù)測(cè)試。建立了一維織物傳熱模型，在此基礎(chǔ)上利用ANSYS軟件對(duì)熱防護(hù)材料的隔熱性能進(jìn)行數(shù)值模擬，并利

2、用模型對(duì)材料不同因素的影響規(guī)律進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
　　 首先，采用L-S相轉(zhuǎn)化法，以水/DMAC（比例為1：1）為凝固浴，通過鑄膜液的配制、涂膜、置換、烘干等步驟，制備出不同蛭石含量的隔熱材料。并對(duì)其有關(guān)隔熱性能參數(shù)如比熱容，導(dǎo)熱系數(shù)等進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明蛭石的加入可以提高隔熱材料的隔熱性能，但是其加入量存在一個(gè)限度。當(dāng)蛭石含量較低的時(shí)候，隨著蛭石的加入，其熱物性如比熱容，隨著蛭石含量的增加而提高；導(dǎo)熱系數(shù)隨著蛭石含量的增加而降低。但是

3、當(dāng)蛭石含量增加到一定限度時(shí)，大約為10％，隨著蛭石的增加，其熱性能的變化規(guī)律變的不明顯。
　　 第二，利用熱防護(hù)實(shí)驗(yàn)對(duì)材料進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明蛭石的含量對(duì)材料的熱防護(hù)性能也有一定的影響。其含量也存在一個(gè)限度，為10％左右。當(dāng)蛭石含量較低的時(shí)候，隨著含量的增加材料的二度燒傷時(shí)間也增加，但是當(dāng)含量超過一定的限度后，材料的二度燒傷時(shí)間反而下降。
　　 第三，建立了蛭石隔熱材料的一維傳熱模型。利用有限元軟件ANSYS對(duì)熱防護(hù)實(shí)驗(yàn)

4、進(jìn)行了數(shù)值模擬，并用含有原蛭石的復(fù)合材料對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近，其誤差在5％之內(nèi)。
　　 第四，利用本文建立的隔熱模型，分別分析了涂層的厚度，插層蛭石的種類，蛭石的含量、基體的種類，以及涂層的方式等因素對(duì)材料隔熱性能的影響規(guī)律?？梢缘贸觯S著厚度的增加材料的二度燒傷時(shí)間也不斷的增加，厚度與材料的隔熱性能具有正相關(guān)性；單面涂膜與雙面涂膜對(duì)材料的熱防護(hù)性能沒有影響。另外，在對(duì)三種插層蛭石進(jìn)行分析可以看出，蛭