一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品專利背景

隨著坦克、裝甲車輛等武器裝備發(fā)動機功率的不斷提高，發(fā)動機的排氣溫度已高達800℃～1000℃，其排氣管的內(nèi)壁溫度在700℃～900℃范圍，然而強烈的熱輻射使得動力艙溫度高達100℃以上，嚴重影響了傳動系統(tǒng)工作的可靠性（潤滑油工作上限溫度為105℃），甚至造成駕駛艙溫度在50℃以上，嚴重影響了駕駛員安全操作。此外，強烈的熱輻射使戰(zhàn)車發(fā)動機周圍的車體紅外輻射特征明顯，嚴重妨礙了戰(zhàn)車的戰(zhàn)術使用。

2011年11月前技術中，常采用各種纖維棉或石棉包裹的方法，以解決上述車輛發(fā)動機排氣管存在的高溫隔熱問題，然而實際應用中存在下述等技術問題：①隔熱效果不理想：包裹纖維棉或石棉后排氣管表面實際溫度在210℃～290℃，嚴重影響了動力傳動系統(tǒng)工作的可靠性和駕乘人員的正常工作，使裝甲車輛兩側有明顯紅外輻射特征；②纖維棉在700℃下僅使用2000千米就開始粉化、脫落，降低了隔熱性能；纖維棉對皮膚有刺激作用，吸入影響健康，且普通纖維棉浸油、易燃、發(fā)煙，因而影響了發(fā)動機和駕乘人員的安全工作；③廢棄的石棉制品嚴重影響環(huán)境；④包裹法操作工藝性差，時間長，維修難。

經(jīng)研究得知：纖維隔熱材料隔熱效果與纖維直徑和純度有關，其導熱系數(shù)隨纖維直徑減小及純度提高而降低，但由于受到2011年11月前生產(chǎn)工藝的限制，通過減小纖維直徑和提高純度來降低纖維隔熱材料的導熱系數(shù)尚有一定困難。另外考慮到高溫時熱輻射是傳熱的主要因素，纖維隔熱材料內(nèi)存在的熱輻射，也嚴重影響了其對坦克、裝甲車輛發(fā)動機的高效隔熱作用。

一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品專利目的

《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》的目的在于提供一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，該制品具有優(yōu)異的隔熱效果。

一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品技術方案

《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》特征在于：它是由纖維反射型復合隔熱材料和保護層制成的。

上述纖維反射型復合隔熱材料是由隔熱層和反射層交替疊放鋪層而成的，其中，隔熱層采用可有效抑制傳導熱的低導熱纖維隔熱材料，具體采用陶瓷纖維紙、芳綸纖維布等；反射層采用可有效抑制輻射熱的高反射率箔，具體采用鋁箔、鎳箔、鉭箔等；各層材料厚度均控制在0.01毫米～0.2毫米。

上述保護層包括包覆層和絲網(wǎng)，有時根據(jù)需要也還包括外殼。其中，包覆層采用耐高溫耐磨纖維布，具體采用如玻璃纖維布、高硅氧纖維布、聚四氟乙烯高溫布等，這些纖維布耐高溫耐磨，能對纖維反射型復合隔熱材料進行保護；絲網(wǎng)和外殼采用耐高溫金屬，具體采用如不繡鋼等材料制得，對整個柔性制品進行保護并增加隔熱制品的美觀性。

上述纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，是經(jīng)如下所述的制備方法制得的：

（1）先對隔熱層、反射層和包覆層進行下料，再在預處理爐中完成對隔熱層和包覆層的預處理，以去除其中的低熔點物質(zhì)和有害物質(zhì)；

（2）按照反射層和隔熱層交替疊放鋪層的方式，對反射層和預處理后的隔熱層進行復合，實際應用中，進行復合的鋪層順序及厚度的要求，可由各需隔熱部件對隔熱效果的要求靈活選定；

（3）將經(jīng)上述復合后得到的纖維反射型復合隔熱材料，根據(jù)具體使用情況及要求的尺寸或樣板進行整形、裁剪，例如，若所包覆的隔熱部件為異型件，則將材料放置在相應模型上進行整形、裁剪，之后再使用預處理后得到的包覆層進行包覆；

（4）再采用上述絲網(wǎng)將經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料整個包裹，以對材料進一步保護，即制得纖維反射型柔性復合材料隔熱制品。

有時根據(jù)實際需要，可以將至少兩個上述制得的帶有絲網(wǎng)保護層的經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料連接成整體，以滿足多種隔熱需求，或者還可對上述制品加裝外殼，該外殼采用模具成形或鈑金成形方式制得。

上述預處理，具體是這進行的：將芳綸纖維布，于溫度為200℃～300℃下，保溫10分鐘～20分鐘；將陶瓷纖維紙，于溫度為550℃～750℃下，保溫18分鐘～25分鐘；將玻璃纖維布，于溫度為650℃～750℃下，保溫15分鐘～25分鐘；將高硅氧纖維布，于溫度為900℃～1100℃下，保溫20分鐘～30分鐘；將聚四氟乙烯高溫布，于溫度為250℃～350℃下，保溫10分鐘～20分鐘。

一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品有益效果

該纖維反射型柔性復合材料隔熱制品中，隔熱層作為熱阻隔層具有低熱導率，能有效地抑制傳導熱，反射層作為熱輻射反射層具有高反射率，能有效地抑制輻射熱，實現(xiàn)了同時抑制熱傳導和熱輻射的功能，并且通過控制合理的鋪層順序和厚度，在復合隔熱材料層內(nèi)部形成微氣隙層，進一步抑制了對流傳熱，實現(xiàn)了對傳導、輻射和對流三種熱傳遞方式的有效抑制，具有高效隔熱作用，其隔熱性能大大優(yōu)于2011年11月前常用的單一纖維隔熱材料。《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》中的纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，適用于90℃～1600℃高溫部件隔熱，其隔熱效果優(yōu)異，例如：10毫米的隔熱層能將熱面800℃隔熱到冷面190℃以下，800℃高溫下其導熱系數(shù)小于0.025瓦·米^-1·度^-1。此外，該制品具有超薄、柔性、整體式結構，拆裝、維修方便，且耐腐蝕，可在海洋氣候環(huán)境下長期使用，還能抗振動、防油浸、不粉化、脫落，可重復使用。截至2011年11月，該發(fā)明制品已在40余個型號坦克裝甲車輛等武器裝備的發(fā)動機、車輛排氣管和動力艙的隔熱上得到了應用，較好地滿足了發(fā)動機排氣管、排煙管及其他部件的隔熱要求，產(chǎn)生了顯著的軍事和經(jīng)濟效益，也為坦克、裝甲車輛等武器裝備人機環(huán)境的改善和表面紅外輻射特征信號的降低作出了貢獻。

《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》涉及一種功能性材料，尤其涉及一種復合隔熱材料，具體涉及一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品。

1.《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》特征在于：它是由纖維反射型復合隔熱材料和保護層制成的；所述纖維反射型復合隔熱材料是由隔熱層和反射層交替疊放鋪層而成的；其中，隔熱層具體采用陶瓷纖維紙、芳綸纖維布；反射層，具體采用鋁箔、鎳箔、鉭箔；其各層材料厚度均控制在0.01毫米~0.2毫米；所述保護層包括包覆層和絲網(wǎng)；其中，包覆層具體采用高硅氧纖維布、聚四氟乙烯高溫布；絲網(wǎng)具體采用不繡鋼絲網(wǎng)；所述纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，是經(jīng)如下制備方法制得的：

（1）先對隔熱層、反射層和包覆層進行下料，再在預處理爐中完成對隔熱層和包覆層的預處理；

（2）按照反射層和隔熱層交替疊放鋪層的方式，對反射層和預處理后的隔熱層進行復合；

（3）將經(jīng)所述復合后得到的纖維反射型復合隔熱材料，根據(jù)具體使用情況及要求的尺寸或樣板進行整形、裁剪，之后再使用預處理后得到的包覆層進行包覆；

（4）再采用所述不繡鋼絲網(wǎng)將經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料整個包裹，即制得本纖維反射型柔性復合材料隔熱制品；

所述預處理，具體是這樣進行的：將芳綸纖維布，于溫度為200℃~300℃下，保溫10分鐘~20分鐘；將陶瓷纖維紙，于溫度為550℃~750℃下，保溫18分鐘~25分鐘；將高硅氧纖維布，于溫度為900℃~1100℃下，保溫20分鐘~30分鐘；將聚四氟乙烯高溫布，于溫度為250℃~350℃下，保溫10分鐘~20分鐘。

2.根據(jù)權利要求1所述的纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，其特征在于：所述保護層還包括外殼；外殼采用不繡鋼經(jīng)模具成形或鈑金成形方式制得。

實施例1

《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》具體是作為坦克、裝甲車輛發(fā)動機渦輪箱隔熱件使用的，它是采用以包括芳綸纖維布作隔熱層、鋁箔作反射層和聚四氟乙烯高溫布作包覆層為原料制成的，各層材料厚度均控制在0.02毫米～0.18毫米；

具體來說，它是經(jīng)下述制備方法制得的：

（1）先對芳綸纖維布、鋁箔和聚四氟乙烯高溫布進行下料，再在加熱爐中對芳綸纖維布和聚四氟乙烯高溫布進行預處理，該預處理是將芳綸纖維布于260℃下，保溫18分鐘，將聚四氟乙烯高溫布于320℃下，保溫12分鐘；

（2）按照鋁箔-芳綸纖維布-鋁箔-芳綸纖維布-鋁箔-芳綸纖維布的順序進行交替疊放鋪層的方式，對鋁箔和預處理后的芳綸纖維布進行復合，制備一系列厚度范圍的纖維反射型復合隔熱材料；

（3）將所得纖維反射型復合隔熱材料，放置在渦輪箱木模上進行整形、裁剪，之后再使用預處理后得到的聚四氟乙烯高溫布包覆；

（4）按照渦輪箱隔熱所需下料尺寸，選用不繡鋼絲網(wǎng)進行下料，制取作為絲網(wǎng)保護層的上層絲網(wǎng)和下層絲網(wǎng)，并將得到的上、下層絲網(wǎng)邊緣進行折邊，之后再將折邊后的上、下層絲網(wǎng)用固定式點焊機連接，并保留一端填裝經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料，之后再用固定式點焊機連接保留的作為填裝進口的一端，即得到本纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，也即得到坦克、裝甲車輛發(fā)動機渦輪箱用隔熱件，之后將其固定于發(fā)動機渦輪箱上即可，其使用性能檢測數(shù)據(jù)將下表所述。

采用實施例1所述的方法，按照一定的厚度范圍分別制得一系列的所述坦克、裝甲車輛發(fā)動機渦輪箱用隔熱件，并對所得的隔熱件樣品進行隔熱性能檢測，得到下表所示的性能檢測數(shù)據(jù)：

表1、發(fā)動機渦輪箱隔熱件樣品的隔熱性能檢測數(shù)據(jù)

注：上將隔熱性能檢測過程，是將隔熱件樣品固定在加熱設備上，熱面溫度由一根控溫熱電偶測得，冷面一側靠近中間及邊緣處共采集三個點，然后分別設定不同的熱面加熱溫度，用熱電偶連續(xù)采集樣件熱、冷面溫度，待熱面及冷面的溫度達到平衡時，讀取此時三采集點的溫度，后將其三點溫度的平均值作為隔熱后冷面的溫度。上邊中“-”表示根據(jù)實際應用，已無需再進行進一步的檢測。

實施例2

《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》具體是作為坦克、裝甲車輛發(fā)動機排氣管隔熱件使用的，它是采用以包括陶瓷纖維紙作隔熱層、鎳箔作反射層和玻璃纖維布作包覆層為原料制成的，各層材料厚度均控制在0.01毫米～0.16毫米；

具體來說，它是經(jīng)下述制備方法制得的：

（1）先對陶瓷纖維紙、鎳箔和玻璃纖維布進行下料，再在加熱爐中對陶瓷纖維紙和玻璃纖維布進行預處理，該預處理是將陶瓷纖維紙于640℃下，保溫18分鐘，將玻璃纖維布于690℃下，保溫23分鐘；

（2）按照鎳箔-陶瓷纖維紙-鎳箔-陶瓷纖維紙-鎳箔-陶瓷纖維紙的順序進行交替疊放鋪層的方式，對鎳箔和預處理后的陶瓷纖維紙進行復合，制備一系列厚度范圍的纖維反射型復合隔熱材料；

（3）將纖維反射型復合隔熱材料，放置在排氣管木模上進行整形、裁剪，之后再使用預處理后得到的玻璃纖維布包覆；

（4）按照排氣管隔熱所需下料尺寸，選用不繡鋼絲網(wǎng)進行下料，制取作為絲網(wǎng)保護層的上層絲網(wǎng)和下層絲網(wǎng)，并將得到的上、下層絲網(wǎng)邊緣進行折邊，之后再將折邊后的上、下層絲網(wǎng)用固定式點焊機連接，并保留一端填裝經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料，再用固定式點焊機連接保留的作為填裝進口的一端，之后再加裝不銹鋼外殼，即得到本纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，再將其固定于發(fā)動機排氣管上即可，其中，不銹鋼外殼是按以下步驟制得：按照發(fā)動機排氣管所需的尺寸，對不銹鋼板進行下料，采用常規(guī)鈑金成形方式將不銹鋼板成形，并按規(guī)定尺寸修剪、清除飛邊和毛刺，進而制得外殼。本實施例中的纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，其使用性能檢測數(shù)據(jù)將下表所述。

采用實施例2所述的方法，按照一定的厚度范圍分別制得一系列的發(fā)動機排氣管隔熱件樣品，并對所得的隔熱件樣品進行隔熱性能檢測，得到下表所示的性能檢測數(shù)據(jù)：

實施例3

《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》具體是作為坦克、裝甲車輛發(fā)動機排氣管隔熱件使用的，它是采用以包括陶瓷纖維紙作隔熱層、鉭箔作反射層和高硅氧纖維布作包覆層為原料制成的，各層材料厚度均控制在0.02毫米～0.2毫米；

具體來說，它是經(jīng)下述制備方法制得的：

（1）先對陶瓷纖維紙、鉭箔和高硅氧纖維布進行下料，再在加熱爐中對陶瓷纖維紙和高硅氧纖維布進行預處理，該預處理是將陶瓷纖維紙于720℃下，保溫24分鐘，將高硅氧纖維布于1050℃下，保溫25分鐘；

（2）按照鉭箔-陶瓷纖維紙-鉭箔-陶瓷纖維紙-鉭箔-陶瓷纖維紙的順序進行交替疊放鋪層的方式，對鉭箔和預處理后的陶瓷纖維紙進行復合，制備一系列厚度范圍的纖維反射型復合隔熱材料；

（3）將所得纖維反射型復合隔熱材料，放置在排氣管木模上進行整形、裁剪，之后再使用預處理后得到的高硅氧纖維布包覆；

（4）按照排氣管隔熱所需下料尺寸，選用不繡鋼絲網(wǎng)進行下料，制取作為絲網(wǎng)保護層的上層絲網(wǎng)和下層絲網(wǎng)，并將得到的上、下層絲網(wǎng)邊緣進行折邊，之后再將折邊后的上、下層絲網(wǎng)用固定式點焊機連接，并保留一端填裝經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料，再用固定式點焊機連接保留的作為填裝進口的一端，之后再用固定式電焊機將4個帶有絲網(wǎng)保護層的經(jīng)包覆后的纖維反射型復合隔熱材料連接成整體，即得到本纖維反射型柔性復合材料隔熱制品，之后將其固定于發(fā)動機排氣管上即可。

采用實施例3所述的方法，按照一定的厚度范圍分別制得一系列的發(fā)動機排氣管隔熱件樣品，并對所得的隔熱件樣品進行隔熱性能檢測，得到下表所示的性能檢測數(shù)據(jù)：

2016年12月7日，《一種纖維反射型柔性復合材料隔熱制品》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

舊混凝土路面補強時常在原有路面上加鋪一層瀝青罩面，當混凝土位移產(chǎn)生的拉應力超過瀝青罩面層的抗拉強度時，罩面層就會開裂，這種裂縫即稱為反射型裂縫。在舊有的水泥混凝土路面的接縫、裂縫處，其上部的新的瀝青混凝土加鋪層在使用的短時間內(nèi)出現(xiàn)的對應裂縫。

在進行柔性路面結構組合設計過程中，在半剛性基層上鋪筑面層時，對等級較高的道路應適當加厚面層或鋪設土工織物或采取其他措施以減輕反射型裂縫。橋梁上也存在裂縫，如群樁基礎，部分樁基出問題，導致承臺開裂，墩柱開裂。主要原因:一方面在基層成型過程中，因基層材料失水收縮而形成規(guī)則的橫向裂縫;一方面基層材料因溫度驟降而發(fā)生低溫收縮開裂。2100433B

《一種納米纖維混紡復合紗線的制備方法》屬于混紡復合紗線的制備領域，特別涉及一種納米纖維混紡復合紗線的制備方法。