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低热导率硅酸铝纤维复合隔热材料研究

作　者: 张娜
导　师: 张玉军
学　校: 山东大学
专　业: 材料学
关键词: 复合隔热材料硅酸铝纤维添加剂六钛酸钾晶须气凝胶SiO2 热导率
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 5次
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内容摘要

随着航天航空等高科技工业的迅速发展，对隔热材料的性能提出了越来越高的要求。隔热材料的耐温和隔热性能直接影响着先进飞行器性能的发挥。硅酸铝纤维制品由于具有良好的高温隔热性能，近年来在航空航天等领域获得了较广泛的应用。然而，为了满足新型设备的隔热要求，硅酸铝纤维的耐温和隔热性能需要得到进一步的改善。本研究的目的是研制一种低热导率的硅酸铝纤维复合隔热材料，以满足特殊装备的需求。本文通过湿法真空吸滤成型工艺，以硅酸铝纤维为基体材料，以各种轻质填料如六钛酸钾晶须、气凝胶二氧化硅等为隔热添加剂，以淀粉、聚合氯化铝混合溶液为结合剂来制备高效高温硅酸铝纤维复合隔热材料，研究了影响热导率变化的因素。用扫描电子显微镜对硅酸铝纤维复合隔热材料的微观结构进行了分析，探讨了复合隔热材料的隔热机理，获得的结论如下： 1．以硅酸铝纤维为原料，六钛酸钾晶须为轻质隔热填料，加入各种结合剂通过湿法真空吸滤成型工艺制备出了低热导率硅酸铝纤维复合隔热材料。在800℃时，硅酸铝复合隔热材料的热导率为0.077W／M·K。 2．六钛酸钾晶须的加入量是影响复合隔热材料热导率的重要因素，通过添加六钛酸钾晶须，可以降低复合隔热材料的热导率。在本文的实验条件下，六钛酸钾晶须与硅酸铝纤维的最佳质量比例为3∶5。 3．复合隔热材料的体积密度是影响热导率的主要因素之一，经过实验分析验证，硅酸铝纤维复合隔热材料的最合适体积密度范围为300kg／m~3～330kg／m~3。 4．硅酸铝纤维复合隔热材料的热导率随着温度的升高而增大，用作隔热添加剂的六钛酸钾晶须所具有的独特的反红外隔热性能，能够大大降低复合隔热材料高温时的热导率，因而提高了硅酸铝纤维材料的使用温度和高温下的隔热能力。 5．粉末状气凝胶二氧化硅由于本身的纳米多孔结构具有较低的热导率，但是附着在硅酸铝纤维上后，由于水的侵入造成其纳米多孔结构的塌陷，结构被

全文目录

目录  3-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-24
  1.1 引言  9
  1.2 隔热材料类型  9-10
  1.3 各种隔热材料的特点  10-12
    1.3.1 矿棉及其制品  10
    1.3.2 玻璃棉及其制品  10-11
    1.3.3 硅酸钙绝热制品保温材料  11
    1.3.4 泡沫型保温材料  11
    1.3.5 复合硅酸盐保温材料  11-12
    1.3.6 纤维质保温材料  12
  1.4 隔热材料发展趋势  12-15
    1.4.1 纳米孔绝热材料  12-14
    1.4.2 憎水性隔热材料  14
    1.4.3 真空粉末隔热  14-15
    1.4.4 复合绝热材料  15
  1.5 隔热机理的研究  15-18
  1.6 硅酸铝纤维研究现状  18-22
    1.6.1 硅酸铝纤维的类型及制造方法  18-19
    1.6.2 硅酸铝纤维的性能  19
    1.6.3 硅酸铝纤维制品的性能  19-22
  1.7 本课题的提出  22-24
    1.7.1 主要研究内容  22
    1.7.2 本研究的目的意义  22-24
第二章硅酸铝纤维复合隔热材料合成实验  24-33
  2.1 实验所用原料  24
  2.2 实验所用设备  24-25
  2.3 制备工艺  25-31
    2.3.1 硅酸铝纤维棉的除渣  25
    2.3.2 隔热添加剂的选用  25-28
    2.3.3 结合剂的选用和配置  28
    2.3.4 制备硅酸铝纤维复合隔热板的工艺流程  28-31
  2.5 实验测试方法及测试设备  31-33
第三章高效高温隔热材料制备工艺研究  33-46
  3.1 实验结果  33-34
  3.2 试样的形貌分析  34-36
  3.3 影响热导率的主要因素分析  36-45
    3.3.1 渣球含量及纤维直径对热导率的影响  36-37
    3.3.2 六钛酸钾晶须添加量对热导率的影响  37-39
    3.3.3 材料体积密度对热导率的影响  39-40
    3.3.4 热导率与温度的关系  40-41
    3.3.5 硅溶胶的加入与热导率的关系  41-43
    3.3.6 气凝胶的加入与热导率的关系  43-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章硅酸铝纤维复合隔热材料隔热性能的研究  46-54
  4.1 复合隔热材料结构设计  46-47
    4.1.1 复合材料连接方式选择  46-47
    4.1.2 粘结剂的选择  47
  4.2 排气管隔热层结构设计流程  47-48
    4.2.1 普通硅酸铝纤维纸缠绕成隔热层  48
    4.2.2 高效硅酸铝纤维纸与普通硅酸铝纤维纸复合缠绕成隔热层  48
  4.3 实验设备  48-51
    4.3.1 电阻炉设计  48-49
    4.3.2 电阻丝设计  49-51
  4.4 实验测试及结果分析  51-52
  4.5 本章小结  52-54
第五章结论与展望  54-56
  5.1 结论  54-55
  5.2 展望  55-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60-61
学位论文评阅及答辩情况表  61

低热导率硅酸铝纤维复合隔热材料研究

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