一种可重复折叠柔性热防护材料及其制备方法和应用

本发明属于热防护，具体涉及一种可重复折叠柔性热防护材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、服役于航空航天领域的部件，将面临极冷极热、太空辐射等苛刻的环境，选用的材料需具备耐高低温、耐老化、抗氧化、尺寸稳定性好等优异性能。柔性陶瓷热防护材料，密度低、柔韧性高、可折叠多次、具优异的隔热和耐温性能，可满足空天飞行器大面积的防热和隔热需求。

2、目前，国外柔性陶瓷防热材料的研究主要集中在欧美，包括硼硅酸铝纤维织物、sic纤维织物、高硅氧纤维织物等，国内对于空间用柔性陶瓷隔热罩的研究也有很多，主要有硅酸铝纤维毡、玻璃纤维复合隔热罩、抗氧化碳纤维隔热罩等。sic纤维韧性差、不耐折，作为柔性可折叠材料的研究相对有限。由于技术保密性，仅看到少量报道提到sic纤维织物用于柔性隔热材料。

3、专利文献cn114182406a公开一种可上机sic纤维编织缝纫线，sic纤维束作为包缠纱，先在sic纤维束的表面包缠有机粘胶纤维并涂覆柔顺剂，再用多根sic纤维束包缠纱围绕至少一根芳纶纤维束排布后上捻线机混纺加捻，制成sic纤维编织缝纫线，其依托成品sic纤维编织缝纫线，保证缝纫线可满足上机自动化缝合。但其制备工艺决定sic纤维编织缝纫线细度较粗，不能用于编织较为精细的柔性可折叠热防护材料。专利文献cn106904984a公开一种sic短纤维复合材料及复合包壳管及其制备方法，sic短纤维(纤维长度小于6mm)增强sic陶瓷基体材料制成的层状结构构成最内层和最外层，连续sic纤维编织体增韧sic陶瓷基体材料制成的层状结构构成中间层，采用材料流延成型/等静压结合气压烧结工艺制备出的三层结构的sic/sic复合材料包壳管，保证各层生带具有柔韧性可卷曲叠压，有效提高材料致密度和气密性，但其制备工艺决定sic/sic复合材料包壳管同样存在不够柔韧、不可折叠的问题，不能用于柔性陶瓷隔热材料。

4、因此，解决sic纤维作为空间用柔性热防护材料的局限问题十分必要。

技术实现思路

1、基于此，针对sic纤维重复折叠易断裂而无法满足空间柔性可展可折需求的问题，本发明的主要目的是提供一种可重复折叠柔性热防护材料。

2、本发明的另一目的是提供上述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法。

3、本发明的再一目的是提供上述可重复折叠柔性热防护材料在制备航空航天热防护部件中的应用。

4、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)采用纱线加捻方式预先对纤维编织纱施加一定的捻度；

6、(2)对经过预加捻的纤维编织纱进行表面涂覆处理和固化；

7、(3)优化编织机器和添加辅助机构，改进编织工艺；

8、(4)用所述纤维编织纱编织成特殊参数编织工艺的可重复折叠展开纤维布(网)，得到可重复折叠柔性热防护材料。

9、进一步，所述纤维编织纱为sic纤维束。

10、进一步，所述纱线加捻方式为预先对编织纱施加与折叠时受力反向的捻度。

11、进一步，所述表面涂覆处理的涂层为聚丙烯(pp)涂层。

12、进一步，所述表面涂覆处理的涂覆方式为溶液浸涂。

13、进一步，所述固化为常温常压固化。

14、进一步，所述优化编织机器为改变导纱嘴结构并用滑轮传送编织纱线。

15、进一步，所述编织方式为大角度编织。

16、进一步，所述特殊参数为精确调控的编织角度和编织密度。

17、本发明通过对纤维编织纱施加反向捻度设计，减弱sic纤维布(网)中纤维束受力；对sic纤维束进行聚丙烯涂层处理，提升纤维丝之间抱合力；改变编织机结构，减少编织过程中纤维束的摩擦损伤；采用大角度编织设计，将重复折叠过程中纤维束对折受力转化为纤维束小角度扭转，通过这些步骤可改善折叠展开过程中sic纤维的抗弯折能力，获得可重复折叠的柔性热防护材料。

18、本发明第二方面提供一种可重复折叠柔性热防护材料，所述材料采用本发明第一方面所述的方法制得。

19、本发明第三方面提供前述可重复折叠柔性热防护材料在制备航空航天热防护部件中的应用。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、(1)本发明基于折叠展开过程受力特征，对sic纤维编织纱进行预加捻，消减重复折叠过程中纤维束的受力，提高了编织布(网)重复折叠能力。

22、(2)本发明在纤维束表面涂层提升了纤维束编织可加工性和抗弯折能力。

23、(3)本发明采用大角度编织、编织密度优化等创新概念设计。

24、力学性能测试结果表明，本发明sic纤维布(网)制备过程纤维强度损失小于10％，纤维布(网)重复折叠50次以上纤维强度损失小于20％。

技术特征：

1.一种可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述纤维编织纱为sic纤维束。

3.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述纱线加捻方式为预先对编织纱施加与折叠时受力反向的捻度。

4.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述表面涂覆处理的涂层为聚丙烯涂层。

5.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述表面涂覆处理的涂覆方式为溶液浸涂。

6.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述固化为常温常压固化。

7.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述优化编织机器为改变导纱嘴结构并用滑轮传送编织纱线。

8.根据权利要求1所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法，其特征在于，所述编织方式为大角度编织；和/或所述特殊参数为精确调控的编织角度和编织密度。

9.一种可重复折叠柔性热防护材料，其特征在于，所述材料采用权利要求1至8任一项所述可重复折叠柔性热防护材料的制备方法制得。

10.权利要求9所述的可重复折叠柔性热防护材料在制备航空航天热防护部件中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可重复折叠柔性热防护材料及其制备方法和应用，属于热防护技术领域，该方法包括：采用纱线加捻方式预先对纤维编织纱施加一定的捻度，对经过预加捻的纤维编织纱进行表面涂覆处理和固化，优化编织机器和添加辅助机构，改进编织工艺，将编织纱大角度编织成特殊参数编织工艺的可重复折叠展开纤维布(网)，得到可重复折叠柔性热防护材料。本发明采用大角度编织、编织密度优化等创新概念设计制得可重复折叠柔性热防护材料，其具有优异的耐高低温、耐老化、抗氧化、尺寸稳定性能，且在空间中可重复折叠展开，能广泛应用于航空航天热防护领域。

技术研发人员：高彦涛,李骞翮,辛三法,胡文锋,吴湘济,辛斌杰
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13