CN103104327A - 一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品。它是由纤维反射型复合隔热材料和保护层制成的。本纤维反射型柔性复合材料隔热制品中，隔热层作为热阻隔层具有低热导率，能有效地抑制传导热，反射层作为热辐射反射层具有高反射率，能有效地抑制辐射热，实现了同时抑制热传导和热辐射的功能，并且通过控制合理的铺层顺序和厚度，在复合隔热材料层内部形成微气隙层，进一步抑制了对流传热，实现了对传导、辐射和对流三种热传递方式的有效抑制，具有高效隔热作用，其隔热性能大大优于目前常用的单一纤维隔热材料。

Description

一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品

技术领域

本发明涉及一种功能性材料，尤其涉及一种复合隔热材料，具体涉及一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品。

背景技术

随着坦克、装甲车辆等武器装备发动机功率的不断提高，发动机的排气温度已高达800℃～1000℃，其排气管的内壁温度在700℃～900℃范围，然而强烈的热辐射使得动力舱温度高达100℃以上，严重影响了传动系统工作的可靠性(润滑油工作上限温度为105℃)，甚至造成驾驶舱温度在50℃以上，严重影响了驾驶员安全操作。此外，强烈的热辐射使战车发动机周围的车体红外辐射特征明显，严重妨碍了战车的战术使用。

现有技术中，常采用各种纤维棉或石棉包裹的方法，以解决上述车辆发动机排气管存在的高温隔热问题，然而实际应用中存在下述等技术问题：①隔热效果不理想：包裹纤维棉或石棉后排气管表面实际温度在210℃～290℃，严重影响了动力传动系统工作的可靠性和驾乘人员的正常工作，使装甲车辆两侧有明显红外辐射特征；②纤维棉在700℃下仅使用2000km就开始粉化、脱落，降低了隔热性能；纤维棉对皮肤有刺激作用，吸入影响健康，且普通纤维棉浸油、易燃、发烟，因而影响了发动机和驾乘人员的安全工作；③废弃的石棉制品严重影响环境；④包裹法操作工艺性差，时间长，维修难。

经研究得知：纤维隔热材料隔热效果与纤维直径和纯度有关，其导热系数随纤维直径减小及纯度提高而降低，但由于受到现有生产工艺的限制，通过减小纤维直径和提高纯度来降低纤维隔热材料的导热系数尚有一定困难。另外考虑到高温时热辐射是传热的主要因素，纤维隔热材料内存在的热辐射，也严重影响了其对坦克、装甲车辆发动机的高效隔热作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品，该制品具有优异的隔热效果。

本发明的目的是这样实现的：

一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：它是由纤维反射型复合隔热材料和保护层制成的。

上述纤维反射型复合隔热材料是由隔热层和反射层交替叠放铺层而成的，其中，隔热层采用可有效抑制传导热的低导热纤维隔热材料，具体采用陶瓷纤维纸、芳纶纤维布等；反射层采用可有效抑制辐射热的高反射率箔，具体采用铝箔、镍箔、钽箔等；各层材料厚度均控制在0.01mm～0.2mm。

上述保护层包括包覆层和丝网，有时根据需要也还包括外壳。其中，包覆层采用耐高温耐磨纤维布，具体采用如玻璃纤维布、高硅氧纤维布、聚四氟乙烯高温布等，这些纤维布耐高温耐磨，能对纤维反射型复合隔热材料进行保护；丝网和外壳采用耐高温金属，具体采用如不绣钢等材料制得，对整个柔性制品进行保护并增加隔热制品的美观性。

上述纤维反射型柔性复合材料隔热制品，是经如下所述的制备方法制得的：

(1)先对隔热层、反射层和包覆层进行下料，再在预处理炉中完成对隔热层和包覆层的预处理，以去除其中的低熔点物质和有害物质；

(2)按照反射层和隔热层交替叠放铺层的方式，对反射层和预处理后的隔热层进行复合，实际应用中，进行复合的铺层顺序及厚度的要求，可由各需隔热部件对隔热效果的要求灵活选定；

(3)将经上述复合后得到的纤维反射型复合隔热材料，根据具体使用情况及要求的尺寸或样板进行整形、裁剪，例如，若所包覆的隔热部件为异型件，则将材料放置在相应模型上进行整形、裁剪，之后再使用预处理后得到的包覆层进行包覆；

(4)再采用上述丝网将经包覆后的纤维反射型复合隔热材料整个包裹，以对材料进一步保护，即制得纤维反射型柔性复合材料隔热制品。

有时根据实际需要，可以将至少两个上述制得的带有丝网保护层的经包覆后的纤维反射型复合隔热材料连接成整体，以满足多种隔热需求，或者还可对上述制品加装外壳，该外壳采用模具成形或钣金成形方式制得。

上述预处理，具体是这进行的：将芳纶纤维布，于温度为200℃～300℃下，保温10min～20min；将陶瓷纤维纸，于温度为550℃～750℃下，保温18min～25min；将玻璃纤维布，于温度为650℃～750℃下，保温15min～25min；将高硅氧纤维布，于温度为900℃～1100℃下，保温20min～30min；将聚四氟乙烯高温布，于温度为250℃～350℃下，保温10min～20min。

本发明具有以下有益效果：

本纤维反射型柔性复合材料隔热制品中，隔热层作为热阻隔层具有低热导率，能有效地抑制传导热，反射层作为热辐射反射层具有高反射率，能有效地抑制辐射热，实现了同时抑制热传导和热辐射的功能，并且通过控制合理的铺层顺序和厚度，在复合隔热材料层内部形成微气隙层，进一步抑制了对流传热，实现了对传导、辐射和对流三种热传递方式的有效抑制，具有高效隔热作用，其隔热性能大大优于目前常用的单一纤维隔热材料。本发明中的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，适用于90℃～1600℃高温部件隔热，其隔热效果优异，例如：10mm的隔热层能将热面800℃隔热到冷面190℃以下，800℃高温下其导热系数小于0.025W·m^-1·K^-1。此外，该制品具有超薄、柔性、整体式结构，拆装、维修方便，且耐腐蚀，可在海洋气候环境下长期使用，还能抗振动、防油浸、不粉化、脱落，可重复使用。本发明制品已在40余个型号坦克装甲车辆等武器装备的发动机、车辆排气管和动力舱的隔热上得到了应用，较好地满足了发动机排气管、排烟管及其他部件的隔热要求，产生了显著的军事和经济效益，也为坦克、装甲车辆等武器装备人机环境的改善和表面红外辐射特征信号的降低作出了贡献。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品，具体是作为坦克、装甲车辆发动机涡轮箱隔热件使用的，它是采用以包括芳纶纤维布作隔热层、铝箔作反射层和聚四氟乙烯高温布作包覆层为原料制成的，各层材料厚度均控制在0.02mm～0.18mm；

具体来说，它是经下述制备方法制得的：

(1)先对芳纶纤维布、铝箔和聚四氟乙烯高温布进行下料，再在加热炉中对芳纶纤维布和聚四氟乙烯高温布进行预处理，该预处理是将芳纶纤维布于260℃下，保温18min，将聚四氟乙烯高温布于320℃下，保温12min；

(2)按照铝箔-芳纶纤维布-铝箔-芳纶纤维布-铝箔-芳纶纤维布的顺序进行交替叠放铺层的方式，对铝箔和预处理后的芳纶纤维布进行复合，制备一系列厚度范围的纤维反射型复合隔热材料；

(3)将所得纤维反射型复合隔热材料，放置在涡轮箱木模上进行整形、裁剪，之后再使用预处理后得到的聚四氟乙烯高温布包覆；

(4)按照涡轮箱隔热所需下料尺寸，选用不绣钢丝网进行下料，制取作为丝网保护层的上层丝网和下层丝网，并将得到的上、下层丝网边缘进行折边，之后再将折边后的上、下层丝网用固定式点焊机连接，并保留一端填装经包覆后的纤维反射型复合隔热材料，之后再用固定式点焊机连接保留的作为填装进口的一端，即得到本纤维反射型柔性复合材料隔热制品，也即得到坦克、装甲车辆发动机涡轮箱用隔热件，之后将其固定于发动机涡轮箱上即可，其使用性能检测数据将下表所述。

采用实施例1所述的方法，按照一定的厚度范围分别制得一系列的所述坦克、装甲车辆发动机涡轮箱用隔热件，并对所得的隔热件样品进行隔热性能检测，得到下表所示的性能检测数据：

表1发动机涡轮箱隔热件样品的隔热性能检测数据

注：上将隔热性能检测过程，是将隔热件样品固定在加热设备上，热面温度由一根控温热电偶测得，冷面一侧靠近中间及边缘处共采集三个点，然后分别设定不同的热面加热温度，用热电偶连续采集样件热、冷面温度，待热面及冷面的温度达到平衡时，读取此时三采集点的温度，后将其三点温度的平均值作为隔热后冷面的温度。上边中“-”表示根据实际应用，已无需再进行进一步的检测。

实施例2

一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品，具体是作为坦克、装甲车辆发动机排气管隔热件使用的，它是采用以包括陶瓷纤维纸作隔热层、镍箔作反射层和玻璃纤维布作包覆层为原料制成的，各层材料厚度均控制在0.01mm～0.16mm；

具体来说，它是经下述制备方法制得的：

(1)先对陶瓷纤维纸、镍箔和玻璃纤维布进行下料，再在加热炉中对陶瓷纤维纸和玻璃纤维布进行预处理，该预处理是将陶瓷纤维纸于640℃下，保温18min，将玻璃纤维布于690℃下，保温23min；

(2)按照镍箔-陶瓷纤维纸-镍箔-陶瓷纤维纸-镍箔-陶瓷纤维纸的顺序进行交替叠放铺层的方式，对镍箔和预处理后的陶瓷纤维纸进行复合，制备一系列厚度范围的纤维反射型复合隔热材料；

(3)将纤维反射型复合隔热材料，放置在排气管木模上进行整形、裁剪，之后再使用预处理后得到的玻璃纤维布包覆；

(4)按照排气管隔热所需下料尺寸，选用不绣钢丝网进行下料，制取作为丝网保护层的上层丝网和下层丝网，并将得到的上、下层丝网边缘进行折边，之后再将折边后的上、下层丝网用固定式点焊机连接，并保留一端填装经包覆后的纤维反射型复合隔热材料，再用固定式点焊机连接保留的作为填装进口的一端，之后再加装不锈钢外壳，即得到本纤维反射型柔性复合材料隔热制品，再将其固定于发动机排气管上即可，其中，不锈钢外壳是按以下步骤制得：按照发动机排气管所需的尺寸，对不锈钢板进行下料，采用常规钣金成形方式将不锈钢板成形，并按规定尺寸修剪、清除飞边和毛刺，进而制得外壳。本实施例中的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其使用性能检测数据将下表所述。

采用实施例2所述的方法，按照一定的厚度范围分别制得一系列的发动机排气管隔热件样品，并对所得的隔热件样品进行隔热性能检测，得到下表所示的性能检测数据：

表2发动机排气管隔热件样品的隔热性能检测数据

实施例3

一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品，具体是作为坦克、装甲车辆发动机排气管隔热件使用的，它是采用以包括陶瓷纤维纸作隔热层、钽箔作反射层和高硅氧纤维布作包覆层为原料制成的，各层材料厚度均控制在0.02mm～0.2mm；

具体来说，它是经下述制备方法制得的：

(1)先对陶瓷纤维纸、钽箔和高硅氧纤维布进行下料，再在加热炉中对陶瓷纤维纸和高硅氧纤维布进行预处理，该预处理是将陶瓷纤维纸于720℃下，保温24min，将高硅氧纤维布于1050℃下，保温25min；

(2)按照钽箔-陶瓷纤维纸-钽箔-陶瓷纤维纸-钽箔-陶瓷纤维纸的顺序进行交替叠放铺层的方式，对钽箔和预处理后的陶瓷纤维纸进行复合，制备一系列厚度范围的纤维反射型复合隔热材料；

(3)将所得纤维反射型复合隔热材料，放置在排气管木模上进行整形、裁剪，之后再使用预处理后得到的高硅氧纤维布包覆；

(4)按照排气管隔热所需下料尺寸，选用不绣钢丝网进行下料，制取作为丝网保护层的上层丝网和下层丝网，并将得到的上、下层丝网边缘进行折边，之后再将折边后的上、下层丝网用固定式点焊机连接，并保留一端填装经包覆后的纤维反射型复合隔热材料，再用固定式点焊机连接保留的作为填装进口的一端，之后再用固定式电焊机将4个带有丝网保护层的经包覆后的纤维反射型复合隔热材料连接成整体，即得到本纤维反射型柔性复合材料隔热制品，之后将其固定于发动机排气管上即可。

采用实施例3所述的方法，按照一定的厚度范围分别制得一系列的发动机排气管隔热件样品，并对所得的隔热件样品进行隔热性能检测，得到下表所示的性能检测数据：

表3发动机排气管隔热件样品的隔热性能检测数据

Claims (8)

1.一种纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：它是由纤维反射型复合隔热材料和保护层制成的。

2.根据权利要求1所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：所述纤维反射型复合隔热材料是由隔热层和反射层交替叠放铺层而成的；其中，隔热层具体采用陶瓷纤维纸、芳纶纤维布；反射层，具体采用铝箔、镍箔、钽箔；其各层材料厚度均控制在0.01mm~0.2mm。

3.根据权利要求1或2所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：所述保护层包括包覆层和丝网；其中，包覆层具体采用玻璃纤维布、高硅氧纤维布、聚四氟乙烯高温布；丝网具体采用不绣钢丝网。

4.根据权利要求3所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于，所述纤维反射型柔性复合材料隔热制品，是经如下所述的制备方法制得的：

（1）先对隔热层、反射层和包覆层进行下料，再在预处理炉中完成对隔热层和包覆层的预处理；

（2）按照反射层和隔热层交替叠放铺层的方式，对反射层和预处理后的隔热层进行复合；

（3）将经所述复合后得到的纤维反射型复合隔热材料，根据具体使用情况及要求的尺寸或样板进行整形、裁剪，之后再使用预处理后得到的包覆层进行包覆；

（4）再采用所述不绣钢丝网将经包覆后的纤维反射型复合隔热材料整个包裹，即制得本纤维反射型柔性复合材料隔热制品。

5.根据权利要求4所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：所述预处理，具体是这进行的：将芳纶纤维布，于温度为200℃~300℃下，保温10min~20min；将陶瓷纤维纸，于温度为550℃~750℃下，保温18min~25min；将玻璃纤维布，于温度为650℃~750℃下，保温15min~25min；将高硅氧纤维布，于温度为900℃~1100℃下，保温20min~30min；将聚四氟乙烯高温布，于温度为250℃~350℃下，保温10min~20min。

6.根据权利要求3所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：所述保护层还包括外壳；外壳采用不绣钢经模具成形或钣金成形方式制得。

7.根据权利要求4所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：所述保护层还包括外壳；外壳采用不绣钢经模具成形或钣金成形方式制得。

8.根据权利要求5所述的纤维反射型柔性复合材料隔热制品，其特征在于：所述保护层还包括外壳；外壳采用不绣钢经模具成形或钣金成形方式制得。