磷酸鹽基隔熱材料的制備和性能優(yōu)化.pdf

1、當(dāng)飛行器再入大氣層時,很大程度上會遭受到比較嚴(yán)重的氣動熱和氣動力,在滿足氣動力的條件下,對飛行器進(jìn)行防/隔熱設(shè)計,這樣設(shè)計可以使飛行器的一些關(guān)鍵器件能夠在允許溫度范圍內(nèi)發(fā)揮作用。在新型飛行器設(shè)計方面熱防護(hù)系統(tǒng)具有重要的地位,其自身重量、耐高溫效果及隔熱結(jié)構(gòu)等都是熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計過程中主要考慮的因素。氣凝膠因其具有低密度及低導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn),一直以來是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。
　　采用常壓干燥法和溶膠-凝膠法來制備二氧化硅干凝膠和Al2O3-

2、SiO2復(fù)合干凝膠。SiO2干凝膠的制備以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源、無水乙醇為溶劑,采用先酸后堿兩步催化法,進(jìn)行溶膠-凝膠過程。通過實(shí)驗(yàn)并結(jié)合前人的制備經(jīng)驗(yàn),確定了實(shí)驗(yàn)最佳條件,即:反應(yīng)配比為TEOS:H2O:無水乙醇(摩爾比)=1:4:7;水解縮聚反應(yīng)的溫度在50℃—55℃之間;選擇在酸性條件下水解,其水解時間為15-20min;所用老化溶液的組成是V(TEOS):V(無水乙醇)=70％:30%,在上述反應(yīng)溫度下完全浸泡醇凝膠72

3、h,分3次浸泡完成,每次24h;其中有機(jī)溶劑可以用環(huán)己烷來替換;干燥條件為常壓50℃。
　　Al2O3-SiO2復(fù)合干凝膠制備中的鋁成分通常由比較便宜的Al(NO3)3·9H2O來提供,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由有機(jī)硅醇鹽水解來提供。隨后采用多種分析測試手段,Al2O3-SiO2復(fù)合干凝膠微觀組織、孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。
　　本文在分析多層隔熱結(jié)構(gòu)傳熱機(jī)理的基礎(chǔ)上,試圖研制一種新型耐高溫多層隔熱結(jié)構(gòu)。而這種結(jié)構(gòu)以石英纖維布為隔熱材料的基體,以

4、比較耐高溫的黏結(jié)劑作為間隔層,并且以Al2O3-SiO2復(fù)合干凝膠作為隔熱填料。通過對P/Al的比例,水的加入量,ZnO含量的改變,得出最佳配制P/Al≈3.0,含水量29g/100g膠黏劑,加入5%的ZnO固化劑后,制得了性能較好的ZnO-磷酸鹽耐高溫膠黏劑。這種新型耐高溫多層隔熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢之處在于,將導(dǎo)熱系數(shù)非常低的干凝膠作為隔熱填料混摻在膠黏劑中,從而達(dá)到其隔熱的作用。通過對多層隔熱結(jié)構(gòu)的制備及其隔熱性能的理論分析,為進(jìn)一步深入研