CN103727356A - 一种真空隔热树脂基复合材料 - Google Patents

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Abstract

一种真空隔热树脂基复合材料，其特征在于由双层树脂基复合材料及包裹于其中的真空腔体组成，所述的树脂基复合材料为高强玻璃纤维或碳纤维增强的耐高温树脂基复合材料，树脂基复合材料是圆筒形结构，平板结构，层与层之间有桁条，起支撑作用；所述的真空腔体真空度<50Pa，真空腔体中可填充真空绝热板，玻纤气凝胶复合材料；真空腔体两侧的复合材料厚度相同；本发明是隔热件和承力件的结合体，并且热导率低，绝热性能优异；具有高温稳定性、优良的耐腐蚀、耐磨损性能；其轻质高强的特性减少了航天器的负重，由此带来巨大的经济效益。

Description

一种真空隔热树脂基复合材料
技术领域
本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种真空隔热树脂基复合材料。
背景技术
导弹及航天器在发射、高速飞行或再进入大气层过程中，必须克服气动加热、粒子侵蚀和气动冲刷对飞行器的影响，导弹发动机特别是复合材料发动机壳体在飞行过程中，由于受到气动加热的影响，壳体表面温度升高，引起强度、刚度等力学性能下降，进而影响复合材料壳体使用的可靠性，因而外层热防护材料对于飞行器质量的可靠性起着极为重要的作用，既能保护发动机壳体材料免受高温高速气流冲蚀，同时在一定时间内组织热量向内部传递。热防护材料兼具耐高温、隔热综合作用，是伴随航空航天和箭弹技术的发展而发展起来的一类重要热保护材料。
申请号为200410021142.2的中国专利中公开了一种阻隔辐射能隔热复合材料，其至少在对流传导隔层的一侧设有铝反射层、聚酯保护层。它阻隔热能效果十分显著，导热系数为0.33W／m·K，墙体传热系数K＝0.399W／m·K，比传统保温墙体下降50％；并且耗材少、成本低、施工简便、强度高、防红外线，不易氧化等优点，适于任何需要采取保温措施的工民建筑、设施、帐篷、管网上使用。
申请号为200810228300.X的中国专利中公开了一种树脂基复合隔热型材结构件，板形结构件具有上面板、下面板和侧面板，在上、下面板的内侧连接有隔板，面板与隔板之间形成腔体空间，侧板一侧设有缺口作为组合口，在所形成的腔体内充填有隔热保温材料作为隔热体，具有体轻、耐酸碱、抗老化、阻燃、不易变形、隔热保温性好、耐水性强且能够穿透电磁波的优点，适宜组合成建筑物结构部件中使用。
申请号为200810159074.4的中国专利中公开了一种导电／隔热复合材料，由热固性酚醛树脂、碳纳米管、中空纤维和表面活性剂组成，通过纳米管分散、胶液制备、纤维预浸、固化成型得到；该发明具有密度低、耐腐蚀、导电性能优良和导热系数低等优点，是一种综合性能优良的功能材料。
目前国内对树脂基隔热材料的研究较少，上述专利中所提到的隔热复合材料或使用了传统保温材料作为隔热层材料，或仅仅直接将树脂基复合材料作为保温材料，制得的产品大多用于建筑等民用领域，其保温隔热性能还亟待提高。因此，从绝热原理入手，探索一种具有最佳绝热方式的真空隔热树脂基复合材料成为现今的一个研究热点。
发明内容
本发明旨在克服现有复合材料研究的不足，提供了一种真空隔热树脂基复合材料。该种真空隔热树脂基复合材料从绝热原理进行探究，设计合理的绝热材料结构，拥有优异的保温隔热能力，扩大了树脂基复合材料的应用范围，既能满足民品的使用要求，也能在兵器、航空航天等国防领域中满足系统在高温、高过载等苛刻工作环境下对材料使用性能的要求。
针对上述问题，本发明提供一种真空隔热树脂基复合材料，其特征在于由双层树脂基复合材料及包裹于其中的真空腔体组成。
所述的树脂基复合材料为高强玻璃纤维或碳纤维增强的耐高温树脂基复合材料，纤维的体积含量为10-60％，耐高温树脂包括环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氰酸酯树脂等其中的一种或多种改性树脂；玻璃纤维具有较好的耐高温性能，高强玻璃纤维SiO2质量分数在93％以上，力学性能好、工艺性好、价格适中，用玻璃纤维增强耐高温树脂，不但能加强树脂强度，还能大大提高其隔热性能；一方面耐热树脂基体与增强纤维复合，组成具有隔热-承力等功能的复合材料，另一方面树脂基复合材料质轻，能大大减少航天器的负重，带来巨大的经济效益。
所述的树脂基复合材料是圆筒形结构，平板结构，圆筒形结构可用于机身、设备舱、喷管表面等曲面结构的热防护，平板结构可用于机翼、尾翼、冷却箱等平面结构的热防护，层与层之间有桁条，起支撑作用。
所述的真空腔体的真空度<50Pa，真空是降低导热系数的重要手段，高真空状态下没有空气分子的热运动，因而能够高效地阻隔热传导和热对流，做到超级绝热。
所述的真空腔体中可填充真空绝热板，玻纤气凝胶复合材料。真空绝热板由玻璃棉纤维板和包覆的阻隔膜组成，导热系数低，具有一定强度且柔软可变形，能够增强树脂基复合材料的结构稳定性。
所述的真空腔体两侧的复合材料厚度相同，每侧为3-10mm。
本发明的主要优点是：①该真空隔热树脂基复合材料质轻，减少了航天器的负重，由此带来巨大的经济效益；②是隔热件和承力件的结合体，并且热导率低，绝热性能优异；③具有高温稳定性；④优良的耐腐蚀、耐磨损性能；⑤工艺性好。
附图说明
图1为平板型真空隔热树脂基复合材料剖面图，其中10为树脂基复合材料，20为真空腔体。
图2为圆筒形真空隔热树脂基复合材料截面图，其中10为树脂基复合材料，20为真空腔体，30为桁条。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种真空隔热树脂基复合材料，由双层树脂基复合材料及包裹于其中的真空腔体构成，所述的树脂基复合材料是体积含量为23％的高强玻璃纤维增强的平板形耐高温环氧树脂基复合材料，层与层之间有桁条，起支撑作用；所述的真空腔体是真空度为25Pa的平板式真空腔，真空腔体两侧的复合材料厚度相同，每侧为10mm。
实施例2
一种真空隔热树脂基复合材料，由双层树脂基复合材料及包裹于其中的真空腔体构成，所述的树脂基复合材料是体积含量为44％的碳纤维增强的圆筒形双马来酰亚胺树脂基复合材料，层与层之间有桁条，起支撑作用；所述的真空腔体中填充真空绝热板，玻纤气凝胶复合材料，真空绝热板两侧的复合材料厚度相同，每侧为6mm。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种真空隔热树脂基复合材料，其特征在于由双层树脂基复合材料及包裹于其中的真空腔体组成。 
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的树脂基复合材料为高强玻璃纤维或碳纤维增强的耐高温树脂基复合材料，纤维的体积含量为10-60％，耐高温树脂包括环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氰酸酯树脂等其中的一种或多种改性树脂。 
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的树脂基复合材料是圆筒形结构，平板结构，层与层之间有桁条，起支撑作用。 
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的真空腔体的真空度<50Pa。 
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的真空腔体中可填充真空绝热板，玻纤气凝胶复合材料。 
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述的真空腔体两侧的复合材料厚度相同，每侧为3-10mm。 
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