輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以硅藻土為基本原料制備輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板的工藝方法。它以下述原料（重量百分比含量）配制：硅藻土60-95%；液體硅酸鈉5-30%；其他輔助加強筋骨料0-20%，混勻澆注，常溫凝固成型。當其厚度11-25mm，在板面一側(cè)加熱使之表面溫度達到1200℃以上時，板面另一側(cè)之背溫在時長7分鐘內(nèi)低于100℃。本發(fā)明所用原料易得、價格低廉、工藝簡單、生產(chǎn)安全。所制得產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)低、高溫隔熱性能好；質(zhì)量輕、壽命長、耐腐、耐磨、防火阻燃；是節(jié)能環(huán)保、可替代鋼材、塑料綜合性能超強的新材料。
【專利說明】輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隔熱保溫材料，尤其涉及一種用于航天器超高溫隔熱板的材料及其制備工藝。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]輕質(zhì)超高溫隔熱材料主要應(yīng)用于返回式衛(wèi)星和載人飛船。它是在各種力學環(huán)境和空間環(huán)境條件下保證飛行器整體和宇航員安全的核心材料。它以基本的平板、弧形板或其他異型體的形態(tài)，通過膠粘劑粘接在金屬承力結(jié)構(gòu)的外表面，對金屬表面或結(jié)構(gòu)進行熱防護，阻隔飛行器返回再入近地軌道過程中的氣動加熱，將金屬結(jié)構(gòu)尤其是載人倉的溫度降到可承受的范圍。我國目前對隔熱材料的研制主要開發(fā)了酚醒一漆綸燒蝕隔熱材料和以硅橡為基，填充酚醛與玻璃小球而成的H88、H96低密度燒蝕材料，以及以酚醛為基玻璃短纖維增強的MD2中密度燒蝕材料。這些材料具有較高的熱穩(wěn)定性，良好的力學性能和較成熟的制造工藝，但也有其質(zhì)量大、韌性低、抗沖擊差、耐濕熱性差、耐熱溫差小等缺點。即使“阿波羅號”飛船采用的3FIB型彈性隔熱氈共計177mm的隔熱厚度，使得艙內(nèi)空間大幅降低；X-37B空天飛行器采用的CFRP碳纖維增強復(fù)合板，也因單體纖維抗氧化非燒蝕陶瓷瓦片的小規(guī)格粘貼使工藝復(fù)雜，成本昂貴，都不能滿足技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟合理的新要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決目前航天飛行器短期隔熱保溫材料及產(chǎn)成品存在的基本性能差、外購價格高、使用效率低、產(chǎn)品壽命短的缺點，本發(fā)明提供一種既耐高溫低燒蝕又隔熱時間長、溫差大；既有是輕質(zhì)隔熱材料`又抗沖擊能力強、生產(chǎn)工藝簡化、成本低；且節(jié)能減排，充分利用低號資源的生產(chǎn)超高溫短期隔熱保護材料及其板材的制備加工工藝。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實現(xiàn)的:一種超高溫隔熱材料是下述原料(重量百分比含量)配制:硅藻土 60%-90% ;液體硅酸鈉5%-30% ;其它輔助加強筋骨料0-20%。
[0006]硅藻土的制備:一、二級原土只需要干燥，不需要深加工；三、四級及廢棄等外硅藻土原土用重力選礦法進行選別，除去泥沙、碎屑、固體大顆粒雜物及重礦物，然后在干燥爐中用250°C -600 V中低溫焙燒，除去有機質(zhì)，獲得白色、灰白色、灰色干燥的硅藻土精料。
[0007]利用上述原料配方制備超高溫隔熱板的工藝如下:將獲得的硅藻土精料與液體硅酸鈉混合，充分攪拌，混勻后澆注、噴涂、刷涂在設(shè)計好的平面板材或其它形體的模具中，在避光、通風、氣溫10°c -40°C、低濕度條件下自然凝固36-24小時后起模，獲得所需板材的坯料。然后利用冷加工切削磨方法整理成符合要求的板材成品?；蚋鶕?jù)需要在模具內(nèi)鋪墊玄武巖纖維布、鋼絲網(wǎng)筋等加強輔料，提高產(chǎn)品機械強度。
[0008]本發(fā)明的特征在于:利用硅藻土所含60%以上Si02，少量的A1203、Fe203、
Mg0、Ca0、K20、Na20的化學物質(zhì)；利用圓盤狀、筒狀、羽狀80-90%的高空隙率物理形體；
0.3g-0.5g/cm3的密度；1-1.5的低硬度；熱、電、聲的不良導(dǎo)體；熔點1650_1750°C和非晶型Si02加熱到1000°C時變?yōu)榫涂蓸O耐腐、耐磨的化學穩(wěn)定性，生產(chǎn)出板材厚度ll-25cm，在受熱面溫度1200°C，時長> 7分鐘以后，背面溫度不超過100°C的輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板。
[0009]本發(fā)明的積極效果是:該原料易得，價格低廉、資源利用率高，所制得耐高溫隔熱產(chǎn)品質(zhì)量輕、抗折、耐腐、耐磨、強度大、導(dǎo)熱率低、既耐高溫又耐低溫。與國外同類產(chǎn)品比，綜合成本僅為進口產(chǎn)品的三分之一。本發(fā)明雖然以航天飛行器隔熱材料為主要研究方向，但它不僅限于此，還可以廣泛應(yīng)用于需要減輕荷重、擴大實用空間、節(jié)能減排、環(huán)保保健工程，替代大量鋼材或塑料加工制作大型防火隔熱保溫墻、箱、罐、筒、槽、倉等民用設(shè)施。
[0010](四)【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板隔熱性能測試方案 圖中I表示為被測試耐高溫隔熱板樣本；
圖中2表示為隔熱板I中鋪設(shè)玄武巖纖維布加強筋；
圖中3表示為隔熱板I中鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)加強筋；
圖中4表示為金屬割炬火焰噴咀及加溫火焰；
圖中5表示為加熱點和高溫側(cè)測溫點；
圖中6表不為氧氣裝置及氧氣輸送管；
圖中7表示為乙炔氣裝置及乙炔氣輸送管；
圖中8表示為高溫測溫儀及虛線引向的測試方向；` 圖中9表示為低溫測溫儀及虛線引向的測試方向；
圖中10表示為低溫與高溫加熱點對稱的低溫測試點。
[0011]圖2為耐高溫隔熱板樣本測試實驗加熱測溫現(xiàn)場實拍圖。圖中顯示:中心光亮處是安設(shè)在臺鉗上被檢測的“輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板”樣本，圖左側(cè)穿淺色衣服者是實驗人員用金屬割炬給樣本加熱，最左邊是實驗人員用手持高溫測溫儀測試加熱溫度；圖中穿深色衣服者為現(xiàn)場實驗監(jiān)督人員；圖中最右側(cè)是實驗人員用手持低溫測溫儀測試樣本背溫(即低溫側(cè)溫度);
圖3、圖4為實驗人員用手持式高溫測溫儀測受熱點時顯示測試過程中的實點溫度；
圖5是現(xiàn)場實驗人員報出樣本加熱七分鐘的背溫實點溫度后，現(xiàn)場實況監(jiān)督人員用手扶摸方式去感觸樣本實際溫度。
[0012]
(五)【具體實施方式】
下面結(jié)合實例對本發(fā)明進一步說明:
1、硅藻土精料制備
1.1原料選擇:取三級娃藻土 10.5kg,原料理化指標應(yīng)用前期測定,如表一。
[0013]表一
【權(quán)利要求】
1.一種輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板，它以下述原料(重量百分比含量)配制:硅藻60-95% ;液體硅酸鈉5-30% ;其他輔助加強筋骨料0_20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板，其特征在于:硅藻土是基本的大量使用的原料，其他如粘結(jié)劑、骨料為輔料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，一、二級硅藻土可以直接利用；三、四級原土及等外土重選加工成精土后可以更好利用；產(chǎn)品等級低，不需加工時亦可直接利用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板以硅藻土60-95% ;液體硅酸鈉15-30% ;其他輔助加強筋骨料0-20% ；以重量比混合后加工制作，并在常溫10-40°C陽光不直接照曬、通風、低濕度條件下凝固合成；合成的方式可以是澆注、噴涂、刷涂，直至達到要求的尺寸標準和耐溫指標。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板可以是平面板或其它形態(tài)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板在隔熱要求無機質(zhì)含量不高的產(chǎn)品生產(chǎn)時，可以用改性的丙烯樹脂替代硅酸鈉作膠合劑固化產(chǎn)品，使其既有丙烯樹脂的耐候性、保光性，亦可常溫固化的特點，仍有有機硅樹脂耐1000°c溫度的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)硅藻基超高溫隔熱板，當其厚度ll_25mm，在板面一側(cè)加熱，使之表面溫度達到1200°C及以上時，板面的另一側(cè)之背面溫度在時長7分鐘內(nèi)低于100。。。
【文檔編號】C04B14/08GK103833317SQ201410117367
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】王德春 申請人:王德春