一种气凝胶防护板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种气凝胶防护板，包括气凝胶板与功能填料层，所述气凝胶板包覆所述功能填料层，所述功能填料层为多层的纤维制品。所述气凝胶防护板具有密度低、成型性好、不可燃、导热系数低的特点。从而具有明显的减震吸能效果，同时具有很好的隔热作用，故防爆性能优良。可用于特种车辆、轻型装甲、雷达站及特殊设备的防护。
【专利说明】一种气凝胶防护板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防护板，具体地说，涉及一种气凝胶防护板。
【背景技术】
[0002]随着社会恐怖袭击以及战争留下的地雷等爆炸事件的频发，使车辆及轻型装甲防爆防弹和减震吸能的能力必须提高，以应对随时可能遇到的路边炸弹、人体炸弹、汽车炸弹、地雷等爆炸的袭击，从而保证乘员及装备的安全。
[0003]美国在伊拉克服役的士兵中80%死于恐怖袭击，于是美国花巨资改造其军版悍马，来应对复杂的恐怖袭击。之后俄罗斯、德国、英国、南非等国家相继开展了反恐车辆的研制工作，俄罗斯人首先提出结构防护模式，就是在车底加厚钢板以应对随时可能遇到的恐怖袭击，后来南非人采用一种“V”型结构的车底，使车底的爆炸防护得到了有效的提升，再后来又提出双“V”结构，使车辆的防爆结构更趋完善。
[0004]国内研究防爆材料的工作人员也提出了如节层材料结构、铝管管材排布结构、铝孔板结构、金属贴片结构，以及多孔泡沫材料等，但是经过现场试验其防爆效果并没有得到大幅度提升。
[0005]由于爆炸后会产生可燃点和极大的热量，因此，防护板应具备不可燃且导热慢的特性。在用于车辆防护时，将对防护板的质量有更高的要求，既需要防护板能起到防护作用，同时也需要其具有轻便的特点，使得车辆在行驶过程中不会因为防护板过于厚重而影响行进。由此可见，目前亟需一种密度低，不可燃，导热系数低，尤其是防爆、减震吸能效果强的防护板。
实用新型内容
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种气凝胶防护板，利用气凝胶板密度低，不可燃，导热系数低等优点，作为防护板的核心材料。
[0007]本实用新型所述的气凝胶防护板，包括气凝胶板与功能填料层，所述气凝胶板包覆所述功能填料层。
[0008]优选地，所述功能填料层为纤维制品。
[0009]其中，所述纤维制品包括纤维毡、纤维布或纤维棉。
[0010]优选地，所述纤维制品由无机纤维制成。
[0011]其中，所述无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、氧化锆纤维或金属纤维。
[0012]进一步地，所述功能填料层为多层。
[0013]优选地，所述功能填料层为奇数层。因奇数层有对称结构，可以增强刚度强度。
[0014]优选地，所述气凝胶防护板的密度为60-350kg/m3，厚度为10_25mm。
[0015]更为优选地，所述气凝胶防护板的密度为100-260kg/m3，厚度为20_25mm。
[0016]进一步地,所述气凝胶防护板的尺寸为最小尺寸不小于300*600mm，最大尺寸不大于 600*800mm。[0017]进一步地，所述气凝胶防护板的制备方法为:将99%工业乙醇，二氧化硅含量为28%的正硅酸乙酯，氨水，多聚二甲基环硅氧烷与去离子水混合搅拌均匀得到二氧化硅气凝胶预聚体；与功能填料层在预制的模具中进行浸溃成型，待凝胶老化后，将脱模的凝胶成型体放进超临界流体中干燥，或将模具放进超临界流体中干燥，脱模后得到。
[0018]本实用新型所述气凝胶防护板，是一种纳米材料防爆复合板，由气凝胶板与功能填料层复合而成。因为气凝胶是由纳米级的微孔和纳米级的间壁构成，微孔内是由失去自由程且可压缩的气体构成。因此减震吸能效果非常明显，同时又具有很好的隔热作用，故防爆性能特别优良。且具有密度低、成型性好、不燃烧、导热系数低的特点。经中国人民解放军63956部队实地验证，防护效果突出，而且可以实现整车车体防护，还能减轻车辆自身的重量。因为材料本身的密度仅为钢铁的1/40 ;常温导热系数为0.015ff/m.k ;防爆、减震吸能效果是泡沫铝的20倍。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的气凝胶防护板示意图；
[0020]其中，I为气凝胶板；2为功能填料层。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本实用新型的气凝胶防护板作进一步详细说明。以下实施例旨在说明使用不同浸溃凝胶配方分别制备出10mm、15mm、20mm和25mm的气凝胶复合板，但不用来限制本实用新型的范围。
[0022]实施例1
[0023]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0024]其中，所述气凝胶防护板的密度190kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 300*300mm。
[0025]所述功能填料层为玻璃纤维表面毡。
[0026]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，30公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，5公斤去离子水，3公斤氨水(30%)，6公斤多聚二甲基环硅氧烷(DMC)混合搅拌均匀成溶胶混合液。玻璃纤维表面毡，厚度0.30mm,分别叠加，34层、50层、67层、72层，裁剪整齐，铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度，往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液，待表面毡完全浸透，密封等待凝胶老化，老化时间约2?10小时。将凝胶成型体置于超临界流体中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出制品。测其相关数据:密度190kg/m3，不燃，常温导热系数0.012W/ (m-k),具有抗瞬间强大外力、加速度衰减和防爆功能。
[0027]实施例2
[0028]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0029]其中，所述气凝胶防护板的密度为190kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 300*400mm。[0030]所述功能填料层为二氧化硅纤维布。
[0031]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，40公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，5公斤去离子水，3公斤氨水(30%)混合搅拌均匀成溶胶混合液。二氧化硅纤维布，Imm,面密度230克，分别叠加，10层、15层、20层、25层，裁剪整齐，铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度,往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液,待布完全浸透，密封等待凝胶老化，老化时间约2?10小时。将凝胶成型体置于高压釜中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出制品。测其相关数据:密度190kg/m3，不燃，常温导热系数0.032W/ (m.k)，具有抗瞬间强大外力、加速度衰减和防爆功能。
[0032]实施例3
[0033]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0034]其中，所述气凝胶防护板的密度为220kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 400*600mm。
[0035]所述功能填料层为针刺纤维毡。
[0036]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，10公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，5公斤去离子水，3公斤氨水(30%)，6公斤多聚二甲基环硅氧烷(DMC)混合搅拌均匀成溶胶混合液。针刺纤维毡，厚度3mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm分别裁剪整齐，铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度,往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液，待完全浸透，密封等待凝胶老化，老化时间约2?10小时。将凝胶成型体置于高压釜中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出制品。测其相关数据:密度220kg/m3，不燃，常温导热系数0.015W/ (m.k)，具有抗瞬间强大外力、加速度衰减和防爆功能。
[0037]实施例4
[0038]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0039]其中，所述气凝胶防护板的密度为220kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 500*800mm。
[0040]所述功能填料层为超细无机纤维棉毡。
[0041]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，10公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，5公斤去离子水，3公斤氨水(30%)，6公斤多聚二甲基环硅氧烷(DMC)混合搅拌均勻成溶胶混合液。超细无机纤维棉租，松散厚度20mm、30mm、40mm、50mm分别裁剪整齐，铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度,往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液，待完全浸透，密封等待凝胶老化，老化时间约2?10小时。将凝胶成型体置于高压釜中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出制品。测其相关数据:密度220kg/m3，不燃，常温导热系数0.009W/ (m.k)，具有抗瞬间强大外力、力口速度衰减和防爆功能。
[0042]实施例5
[0043]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0044]其中，所述气凝胶防护板的密度为120kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 600*600mm。
[0045]所述功能填料层为碳纤维毡。
[0046]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，10公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，5公斤去离子水，3公斤氨水(30%)，6公斤多聚二甲基环硅氧烷(DMC)，混合搅拌均勻成溶胶混合液。碳纤维租，厚度10mm、15mm、20mm、25mm分别裁剪整齐,铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度，往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液，待完全浸透，密封等待凝胶老化，老化时间约2?10小时。将凝胶成型体置于高压釜中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出制品。测其相关数据:密度120kg/m3，不燃，常温导热系数0.018W/ (m.k)。具有抗瞬间强大外力加速度衰减和防爆功能，拉拔强度为7.2Mpa。
[0047]实施例6
[0048]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0049]其中，所述气凝胶防护板的密度为350kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 600*500mm。
[0050]所述功能填料层为金属纤维毡。
[0051]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，10公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，5公斤去离子水，3公斤氨水(30%)混合搅拌均匀成溶胶混合液。金属纤维租厚度30mm、50mm分别裁剪整齐,铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度，往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液，待完全浸透，密封等待凝胶老化老化时间约2?10小时。将凝胶成型体置于高压釜中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出制品。测其相关数据:密度350kg/m3，不燃，常温导热系数0.15W/U.k )。具有抗瞬间强大外力、加速度衰减和防爆功能。
[0052]实施例7
[0053]如图1所示，本实用新型的气凝胶防护板包括气凝胶板I与功能填料层2，所述气凝胶板将功能填料层包覆在内。
[0054]其中，所述气凝胶防护板的密度为60kg/m3,厚度分别为10mm、15mm、20mm和25mm,尺寸为 600*800mm。
[0055]所述功能填料层为氧化锆纤维棉。
[0056]所述气凝胶防护板的制备过程如下:100公斤99%工业乙醇，5公斤正硅酸乙酯(二氧化硅含量28%)，0.5公斤去离子水，I公斤氨水(30%)，I公斤多聚二甲基环硅氧烷(DMC)混合搅拌均勻成溶胶混合液。氧化错纤维棉，厚度20mm、30mm、40mm、50mm分别裁剪整齐,铺放在模具中，分别压缩成10mm、15mm、20mm、25mm的厚度,往模具中倒入预先混合好的溶胶混合液，待完全浸透，密封等待凝胶老化，老化时间约2?10小时。将模具置于高压釜中调整温度243°C，压力7.5Mpa干燥。待设备降到常温常压，开釜取出模具，脱模得到制品。测其相关数据:密度60kg/m3，不燃，常温导热系数0.009W/ (m.k)。具有抗瞬间强大外力、加速度衰减和防爆功能。[0057]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种气凝胶防护板，包括气凝胶板与功能填料层，其特征在于，所述气凝胶板包覆所述功能填料层。
2.根据权利要求1所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述功能填料层为纤维制品。
3.根据权利要求2所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述纤维制品，包括纤维毡、纤维布或纤维棉。
4.根据权利要求3所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述纤维制品由无机纤维制成。
5.根据权利要求4所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述无机纤维包括玻璃纤维、二氧化硅纤维、针刺纤维、碳纤维、氧化锆纤维或金属纤维。
6.根据权利要求1-5任一项所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述功能填料层为多层。
7.根据权利要求6所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述功能填料层为奇数层。
8.根据权利要求1所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述气凝胶防护板的密度为60_350kg/m3,厚度为 10_25mm。
9.根据权利要求1所述的气凝胶防护板，其特征在于，所述气凝胶防护板的尺寸为最小尺寸不小于300*600mm,最大尺寸不大于600*800mm。
【文档编号】B32B33/00GK203629449SQ201320374545
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】陈国 , 杨建洲, 李仲谨, 张君 申请人:陕西盟创纳米新型材料股份有限公司