CN103411098B - 一种耐高温一体化刚性隔热构件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温一体化刚性隔热构件及其制备方法。所述耐高温一体化刚性隔热构件包括：刚性纤维隔热层；渗透至所述刚性纤维隔热层中的气凝胶渗透层；和在所述刚性纤维隔热层的至少一侧上的纤维织物面板增强层。所述方法包括刚性气凝胶复合材料的制备、隔热层的防渗处理、面板增强体与隔热层的复合和陶瓷基面板材料的制备等步骤。本发明制备得到的耐高温一体化刚性隔热构件强度高、隔热性能好、抗冲刷性能优异，可以作为外防热材料使用。

Description

一种耐高温一体化刚性隔热构件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种刚性隔热构件及其制备方法，特别是涉及一种耐高温一体化刚性隔热构件及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

热防护系统是用来保护空间飞行器在气动加热环境中免遭烧毁和过热的结构，主要分为烧蚀热防护系统和可重复使用热防护系统。可重复使用热防护系统是重复使用天地往返运输其十分关键的系统，目前主要有陶瓷瓦式热防护系统和盖板式组合热防护系统。陶瓷隔热瓦虽然耐高温，但是因其自身的物理脆性，在航天飞机上升下降的过程中曾经有多次脱落的记录，这使得人们研究的重点开始转向更复杂的盖板式组合热防护系统。

所谓盖板式组合热防护系统，即将盖板材料和隔热材料按照一定的方式组合成结构单元，安装固定在机身结构上，起到承载和防热的作用。与陶瓷防热瓦相比，其优越性主要表现在可以耐更高温度、易于安装和拆卸、抗冲击性能增强等方面，X-33的机身采用了该隔热方式。

按盖板材质的不同，盖板式热防护系统分为金属盖板热防护系统和陶瓷盖板式热防护系统。金属盖板热防护系统克服了陶瓷瓦的强度低、性脆和易吸水等一系列的缺点，其较高的强度和韧性使之在恶劣的环境中更加显示出结构的高度完整性和可重复使用性。但是，金属盖板过热能力差，热膨胀变形拱曲导致附面层过早地从层流转变为紊流，以及设计与制造工艺复杂、难于进行检验与质量监控。金属的热膨胀系数大，当其遭受大的温度梯度时，有可能发生热应力疲劳破坏。陶瓷盖板的强度不如金属盖板，但优良的高温工作能力、高的抗热冲击性及较长的工作寿命，使之成为改善防热结构及其性能的一种更加先进的复合材料，是一种理想的盖板材料，因而大范围的防热依然依赖于陶瓷盖板式热防护系统。

目前，盖板式热防护系统都是将盖板材料和隔热材料分别制备，再采用机械方式连接成一体，这样的结合方式易使热防护系统发生以下几方面的损伤：支架底部的松动、面板的松动、撞击、严重的板的损坏。这主要由于盖板和隔热材料后期结合的原因，而盖板和隔热材料一体化成型将解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有陶瓷盖板式热防护系统制备技术导致其性能缺陷的不足，提供一种耐高温一体化刚性隔热构件。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

1、一种耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，所述耐高温一体化刚性隔热构件包括：

刚性纤维隔热层；

渗透至所述刚性纤维隔热层中的气凝胶渗透层；

在所述刚性纤维隔热层的至少一侧上的纤维织物面板增强层。

2、如技术方案1所述的耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，所述耐高温一体化刚性隔热构件包括：

在所述刚性纤维隔热层的两侧上的纤维织物面板增强层。

3.如技术方案1或2所述的耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，在渗透有气凝胶渗透层的所述刚性纤维隔热层的外侧还包含防渗层。

4.如技术方案1或2所述的耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，通过材质与纤维织物面板增强层相同的缝合纤维线将所述刚性纤维隔热层和所述纤维织物面板增强层缝制在一起。

5、如技术方案4所述的耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，缝制的针距为10mm至20mm，缝制线的行距为10mm至20mm。

6、如技术方案4所述的耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，所述耐高温一体化刚性隔热构件还渗透有陶瓷前驱体渗透层。

7、如技术方案5所述的耐高温一体化刚性隔热构件，其特征在于，所述耐高温一体化刚性隔热构件还渗透有陶瓷前驱体渗透层。

8、一种制备耐高温一体化刚性隔热构件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)刚性气凝胶复合材料的制备：采用刚性纤维制品作为纤维增强体，将所述纤维增强体与气凝胶前驱体溶液通过溶胶-凝胶、老化、溶剂置换和超临界干燥过程进行复合，得到刚性气凝胶复合材料；

(2)隔热层的防渗处理：采用防渗处理剂浸泡所述刚性气凝胶复合材料，然后于烘干，以对所述刚性气凝胶复合材料的表面进行防渗处理，从而得到隔热层；

(3)面板增强体与隔热层的复合：采用纤维织物作为面板增强体，将所述面板增强体与所述隔热层固定在一起，然后采用钢针和缝合纤维线进行缝合，得到面板增强体-隔热层缝制结构；

(4)陶瓷基面板材料的制备：将步骤(3)得到的面板增强体-隔热层缝制结构置于目标型面工装中，使用陶瓷前驱体浸渍所述面板增强体-隔热层缝制结构，然后干燥、烧结，制得具有陶瓷基面板材料的所述耐高温一体化刚性隔热构件。

9、如技术方案8所述的方法，其特征在于，通过真空打压方法进行所述浸渍。

10、根据技术方案8或9所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的刚性纤维制品为陶瓷纤维瓦。

11、根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述陶瓷纤维瓦由选自由莫来石纤维、硅酸铝纤维、石英纤维和氧化铝纤维组成的组的陶瓷纤维制得。

12、根据技术方案8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述气凝胶前驱体溶液选自由正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃、硅溶胶和多聚硅氧烷组成的组。

13、根据技术方案8至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的防渗处理剂选自由三甲基氯硅烷、硅氮烷、甲基三甲氧基硅烷和六甲基二硅烷组成的组。

14、根据技术方案8至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的纤维织物选自由石英纤维、硅酸铝、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维的织物组成的组。

15、根据技术方案8至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述缝合纤维线的材质与纤维织物中的纤维相同；优选的是，缝制的针距为10mm至20mm，缝制线的行距为10mm至20mm。

16、根据技术方案8至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的陶瓷前驱体为硅溶胶和/或铝溶胶。

17、由技术方案8至16中任一项所述的方法制得的耐高温一体化刚性隔热构件。

本发明与现有技术相比的有益效果：

本发明在不改变气凝胶复合材料隔热性能以及面板力学性能的前提下，将面板和隔热层材料紧密结合、一体化成型，制备耐高温一体化刚性隔热构件，大幅度改善了原有陶瓷盖板式热防护系统易损伤的缺陷，有利于该热防护系统大范围应用。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2是本发明的一个实施方式的耐高温一体化刚性隔热构件的示意图。

具体实施方式

如上所述，本发明提供了一种耐高温一体化刚性隔热构件及其制备方法。

在本发明的第一方面，提供了一种耐高温一体化刚性隔热构件，所述耐高温一体化刚性隔热构件包括：

刚性纤维隔热层；

渗透至所述刚性纤维隔热层中的气凝胶渗透层；

在所述刚性纤维隔热层的至少一侧上的纤维织物面板增强层。

在一些实施方式中，在所述耐高温一体化刚性隔热构件的两侧设置纤维织物面板增强层。

如图2所示，在渗透有气凝胶渗透层的刚性纤维隔热层2的两侧上，由纤维缝合线3缝合有纤维织物面板增强层2。

在一些实施方式中，刚性纤维可以为陶瓷纤维瓦。在一些实施方式中，所述陶瓷纤维瓦由选自由莫来石纤维、硅酸铝纤维、石英纤维和氧化铝纤维组成的组的陶瓷纤维制得。

在一些实施方式中，纤维织物选自由石英纤维、硅酸铝、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维的织物组成的组。

在一些实施方式中，所述气凝胶渗透层可以通过使前驱体溶液，例如选自由正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃、硅溶胶和多聚硅氧烷组成的组的前驱体溶液，浸渍所述刚性纤维隔热层，然后再通过溶胶-凝胶、老化、溶剂置换和超临界干燥过程使渗透在刚性纤维隔热层中的前驱体溶液形成所述气凝胶渗透层。

在一些实施方式中，将所述刚性纤维隔热层和所述纤维织物面板增强层缝制在一起，以使它们更加牢固地彼此结合。缝制采用的缝制线优选为材质与纤维织物面板增强层相同的缝合纤维线。这样做的优点在于，在温度环境变化大的恶劣环境中使用所述耐高温一体化刚性构件时，不至于因为热胀冷缩而导致它们之间的结合发生松脱；而且，令人意外的是，采用材质与纤维织物面板增强层相同的缝合纤维线进行缝合，可以显著提高耐高温一体化刚性隔热构件的隔热性能。在一些实施方式中优选的是，缝制的针距为10mm至20mm，例如为10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或者20mm。另外在一些实施方式中优选的是，缝制线的行距为10mm至20mm，例如为10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或者20mm。本发明人发现，在高温环境中使用时，如果针距或者行距过大，则所述耐高温一体化刚性构件的各层之间的结合力度较小，如果针距或者行距过小，则有可能使得所述耐高温一体化刚性构件沿着缝制线断裂，并且影响其隔热性能。

在一些实施方式中，在渗透有所述气凝胶渗透层的所述刚性纤维隔热层的外侧还包含由防渗处理剂形成的防渗层，以防止刚性纤维隔热材料和气凝胶材料之外的物质渗透进入所述刚性纤维隔热层中，从而导致所述刚性纤维隔热层的热导率增大，隔热性能劣化。

在一些实施方式中，所述防渗处理剂选自由三甲基氯硅烷、硅氮烷、甲基三甲氧基硅烷和六甲基二硅烷组成的组。

在一些实施方式中，所述耐高温一体化刚性隔热构件还渗透有陶瓷前驱体渗透层。在一些实施方式中，所述陶瓷前驱体为硅溶胶和/或铝溶胶。

在本发明的第二方面，提供了一种制备耐高温一体化刚性隔热构件的方法，所述方法包括：

(1)提供刚性纤维层；

(2)使用气凝胶前驱体溶胶浸渍所述刚性纤维层；

(3)使所述刚性纤维层中的气凝胶前驱体溶胶凝胶并干燥，从而得到刚性纤维隔热层；和

(4)在所述刚性纤维隔热层的至少一侧设置纤维织物面板增强层。

在一些实施方式中，通过缝制方式将所述刚性纤维隔热层和所述纤维织物面板增强层缝制在一起。

在一些优选的实施方式中，还在渗透有气凝胶渗透层的所述刚性纤维隔热层的外侧还包含防渗层。

在一些优选的实施方式中，在缝制之后还将缝制得到的耐高温一体化刚性构件浸渍在陶瓷前驱体中，干燥并烧结，形成陶瓷前驱体渗透层。

参考图1，制备所述耐高温一体化刚性隔热构件的方法包括：

制备刚性气凝胶复合材料；隔热层防渗处理；面板增强体与隔热层缝合；以及制备陶瓷基面板材料等四个步骤。

例如，在一些优选的实施方式中，所述方法包括如下步骤：

(1)刚性气凝胶复合材料的制备：采用刚性纤维制品作为纤维增强体，将所述纤维增强体与气凝胶前驱体溶液通过溶胶-凝胶、老化、溶剂置换和超临界干燥过程进行复合，得到刚性气凝胶复合材料；

(2)隔热层的防渗处理：采用防渗处理剂浸泡所述刚性气凝胶复合材料，然后于烘干，以对所述刚性气凝胶复合材料的表面进行防渗处理，从而得到隔热层；

(3)面板增强体与隔热层的复合：采用纤维织物作为面板增强体，将所述面板增强体与所述隔热层固定在一起，然后采用钢针和缝合纤维线进行缝合，得到面板增强体-隔热层缝制结构；

(4)陶瓷基面板材料的制备：将步骤(3)得到的面板增强体-隔热层缝制结构置于目标型面工装中，使用陶瓷前驱体浸渍所述面板增强体-隔热层缝制结构，然后干燥、烧结，制得具有陶瓷基面板材料的所述耐高温一体化刚性隔热构件。

在一些实施方式中，通过真空打压方法进行所述浸渍。在一些实施方式中，所述步骤(1)中的刚性纤维制品为陶瓷纤维瓦。在一些实施方式中，所述陶瓷纤维瓦由选自由莫来石纤维、硅酸铝纤维、石英纤维和氧化铝纤维组成的组的陶瓷纤维制得。在一些实施方式中，所述气凝胶前驱体溶液选自由正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃、硅溶胶和多聚硅氧烷组成的组。在一些实施方式中，所述步骤(2)中的防渗处理剂选自由三甲基氯硅烷、硅氮烷、甲基三甲氧基硅烷和六甲基二硅烷组成的组。在一些实施方式中，所述步骤(3)中的纤维织物选自由石英纤维、硅酸铝、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维的织物组成的组。在一些实施方式中，所述缝合纤维线的材质与纤维织物中的纤维相同。在一些实施方式中，所述步骤(4)中的陶瓷前驱体为硅溶胶和/或铝溶胶。

例如，所述方法可以通过如下方式进行：

第一步，制备刚性气凝胶复合材料，

采用刚性陶瓷纤维瓦作为纤维增强体，复合二氧化硅气凝胶前驱体溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料；此处可以采用常规工艺。陶瓷纤维主要有莫来石纤维、硅酸铝纤维、石英纤维、氧化铝纤维；气凝胶前驱体溶液可以为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃、硅溶胶、多聚硅氧烷。

第二步，隔热层的防渗处理，

将刚性气凝胶复合材料表面进行防渗处理，采用一定浓度(例如10-50％，如10、20、30、40或50％)的防渗处理剂浸泡气凝胶复合材料，最后进行低温(例如30至90℃，例如60至90℃，例如30、40、50、60、70、80或90℃))烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止；防渗处理剂可以为三甲基氯硅烷、硅氮烷、甲基三甲氧基硅烷、六甲基二硅烷。

第三步，面板增强体与隔热层复合，

选择纤维织物作为面板增强体，通过型面贴合工装将面板与隔热层夹紧，采用直径1mm钢针和缝合纤维按照针距10-20mm和行距10-20mm进行均匀缝合；纤维织物为石英纤维布、硅酸铝布、莫来石纤维布、氧化铝纤维的织物(例如2D、2.5D织物)；缝合纤维线选择纤维织物对应材质的纤维。

第四步，制备陶瓷基面板材料，

将上述步骤得到的材料置于目标型面工装中，采用真空打压浸渍陶瓷前驱体，80℃固化24h，再进行低温干燥(例如30℃至90℃，例如30、40、50、60、70、80或90℃)、高温(例如800至1600℃，例如800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600℃)烧结，制备陶瓷基面板材料；陶瓷前驱体为硅溶胶、铝溶胶。例如，干燥条件可以为30℃，湿度90％1天、80％1天、70％1天；高温烧结程序为5h升温至800℃，保温2h，后自然降温至室温即可。

在本发明的第三方面，提供了由以上所述的方法制得的耐高温一体化刚性隔热构件。如此制得的构件的其他实施方式本发明第一方面或者第二方面所述。

实施例

以下结合图1及具体实例对本发明进行详细说明。

实施例1

采用200mm*200mm*20mm刚性莫来石纤维瓦作为增强体，复合正硅酸乙酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后在40℃进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择莫来石纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和莫来石纤维按照针距20mm和行距20mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍铝溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。其中，干燥工序条件为30℃，湿度90％1天、80％1天、70％1天；高温烧结工序为5h升温至800℃，保温2h，后自然降温至室温即可。

实施例2

采用200mm*200mm*20mm刚性石英纤维瓦作为增强体，复合正硅酸乙酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择石英纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和石英纤维按照针距20mm和行距20mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例3

采用200mm*200mm*20mm刚性石英纤维瓦作为增强体，复合正硅酸甲酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择石英纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和石英纤维按照针距10mm和行距10mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例4

采用200mm*200mm*20mm刚性氧化铝纤维瓦作为增强体，复合硅溶胶溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择氧化铝纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和氧化铝纤维按照针距10mm和行距10mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍铝溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例5

采用200mm*200mm*20mm刚性硅酸铝纤维瓦作为增强体，复合正硅酸甲酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择硅酸铝纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和硅酸铝纤维按照针距10mm和行距10mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例6

采用200mm*200mm*20mm刚性硅酸铝纤维瓦作为增强体，复合正硅酸乙酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择硅酸铝纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和硅酸铝纤维按照针距10mm和行距10mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例7

采用200mm*200mm*20mm刚性硅酸铝纤维瓦作为增强体，复合正硅酸乙酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的硅树脂三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止。选择硅酸铝纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和硅酸铝纤维按照针距10mm和行距10mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例8

采用200mm*200mm*20mm刚性硅酸铝纤维瓦作为增强体，复合正硅酸乙酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择硅酸铝纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和硅酸铝纤维按照针距25mm和行距25mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

实施例9

采用200mm*200mm*20mm刚性氧化锆纤维瓦作为增强体，复合正硅酸乙酯溶液，通过溶胶-凝胶方法、老化、溶剂置换和超临界干燥过程得到的刚性气凝胶复合材料。采用质量分数10％的三甲基氯硅烷浸泡刚性气凝胶复合材料，24h后进行低温烘干，直至气凝胶复合材料质量不再变化为止，即完成隔热层的防渗处理。选择硅酸铝纤维布作为面板增强体，通过工装将面板与隔热层夹紧，采用钢针和硅酸铝纤维按照针距10mm和行距10mm进行缝合。将缝合得到的材料置于型面工装中，采用真空打压浸渍硅溶胶，并通过干燥、高温烧结工序，制备陶瓷基面板材料，再进行整体材料的进一步修整，即得到耐高温一体化刚性隔热构件。防渗烘干以及干燥工序和高温烧结工序同上。

表1实施例数据对比

注：隔热性能是指热面800℃、1000s材料背温，材料背温越低，隔热性能越好；实施例中所用材料以表中数据所列为准。

Claims (9)

1.一种制备耐高温一体化刚性隔热构件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)刚性气凝胶复合材料的制备：采用刚性纤维制品作为纤维增强体，将所述纤维增强体与气凝胶前驱体溶液通过溶胶-凝胶、老化、溶剂置换和超临界干燥过程进行复合，得到刚性气凝胶复合材料；

(2)隔热层的防渗处理：采用防渗处理剂浸泡所述刚性气凝胶复合材料，然后烘干，以对所述刚性气凝胶复合材料的表面进行防渗处理，从而得到隔热层；

(3)面板增强体与隔热层的复合：采用纤维织物作为面板增强体，将所述面板增强体与所述隔热层固定在一起，然后采用钢针和缝合纤维线进行缝合，得到面板增强体-隔热层缝制结构；

(4)陶瓷基面板材料的制备：将步骤(3)得到的面板增强体-隔热层缝制结构置于目标型面工装中，使用陶瓷前驱体浸渍所述面板增强体-隔热层缝制结构，然后干燥、烧结，制得具有陶瓷基面板材料的所述耐高温一体化刚性隔热构件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维增强体由陶瓷纤维制得，所述陶瓷纤维选自由莫来石纤维、硅酸铝纤维、石英纤维和氧化铝纤维这四种中的一种或者多种组成的组。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气凝胶前驱体溶液选自由正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、水玻璃、硅溶胶和多聚硅氧烷这五种中的一种或者多种组成的组。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的防渗处理剂选自由三甲基氯硅烷、硅氮烷、甲基三甲氧基硅烷和六甲基二硅烷这四种中的一种或者多种组成的组。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的纤维织物选自由石英纤维、硅酸铝、莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维这五种中的一种或者多种的织物组成的组。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述缝合纤维线的材质与纤维织物中的纤维相同。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，缝制的针距为10mm至20mm，缝制线的行距为10mm至20mm。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的陶瓷前驱体为硅溶胶和/或铝溶胶。

9.由权利要求1至8中任一项所述的方法制得的耐高温一体化刚性隔热构件。