多孔纤维材料的隔热与防潮

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1、维普资讯http://www.cqvip.com多孑L纤维材料的隔热与防潮李贵佳张玉军程之强张伟儒滕祥红邢政鹏(山东大学工程陶瓷实验室，济南250061；山东工业陶瓷研究设计院，淄博255031)摘要利用SEM观察了多孔疏松态纤维纸结构，分析了纤维纸结构与隔热及吸水性能的关系，利用有机硅为主要原料制备防潮涂层，实现了高气孔率纤维纸表面由亲水性向憎水性的转变。关键词纤维纸隔热防潮有机硅无机纤维材料作为无机材料的一个重要品种，兼拌，制备防潮涂料。具无机材料耐高温和纤维材料低导热、低密度、高热1．2防潮处理工艺容、制品形式多样的显著特性，多年来一直是

2、民用热工采取刷涂方法，使涂料在纤维纸表面均匀被膜，然设备、低温贮运工程和军用航天、航空热防护工程的首后进行低温热处理：温度为40～50~C，时间为3～4h，选材料。近年来，随着空间技术的发展，各种新式航天涂层固化。器层出不穷，无机纤维制品以其突出的轻质、耐高温特性成为隔热材料的首选，已应用的既有纯纤维材质的2测试与分析隔热材料，如美国航天飞机所用的各类陶瓷纤维绝热瓦⋯，又有采用纤维材料与金属或刚性陶瓷制品复合2．1纤维纸结构观察而成的结构功能一体化部件，如先进的辐射防热结构采用HITACHIS一2500扫描电镜观察纤维纸细观材料J。由于是航空航

3、天领域的军用制品，因此要求材结构。料长时间储存性能不衰减。2．2防潮效果检测无机纤维材料气孔率高，毛细管吸水原理决定了依据GB／T3810．3—1999真空抽吸方法，利用国材料的吸潮特性。水的导热系数远远大于空气，如常温产JA31002电子分析天平和真空系统测试了纤维纸防下水的导热系数是空气的23．1倍¨1，因此导致无机纤潮前后吸水率。维材料随储存期延长隔热性能衰减，同时还会加速对采用蓝色墨水涂在纤维纸表面，观察防潮前后的金属的腐蚀。对此，国外的解决办法是对纤维材料进行吸湿效果。防潮处理，如美国航天飞机所用的陶瓷绝热瓦表面进行防水处理]。本文即

4、针对无机纤维材料的吸潮问题3结果与分析展开，以高气孔率纤维纸为基材，研究防潮处理工艺，最终通过纤维纸表面涂层工艺，使材料具有良好的憎3．1纤维纸结构水特性，该工作对于各类无机纤维制品的防潮处理具3．1．1纤维纸结构与隔热性能有借鉴意义。根据热传递理论，热量传递方式主要有传导、对流、辐射。对于耐火纤维来说，根据它的结构特点，大量1实验文献将其结构作简化处理，得出其总的传热量：Q=【ahg+(1一口)As】△／△Z(1)1．1原材料式中：口为材料气孔体积分数(％)；ag为材料中气相以高气孔率的纤维纸为基材。导热系数(W／m-K)；As为材料中固相导

5、热系数(W／借鉴国内外防潮工艺，采用有机硅作为制备防潮m-K)；△T为温度差；△L为隔热材料内部结构的涂层的主要原料，添加其它各类功能助剂，经强力搅单位长度(m)。作者简介：李贵佳(1973～)，女，硕士研究生，工程师．主要从事隔热材料的研究开发39维普资讯http://www.cqvip.com其中：oAg+(1一o)As即为材料表观导热系数()：重要参数之一。常温下水的导热系数0．613W／m。K，入=aAg+(1—0)As(2)空气导热系数0．0261W／m·K[3】，材料吸水后导热系通常情况下气体的导热系数比任何固体的导热系数明显上升，

6、隔热性能急剧衰减，同时还会加速对金属数都低的多，即远小于As，因此可近似写成A约等的腐蚀。对于高孔隙率的纤维质隔热材料，自然状态下于(1—0)As。的吸水量可达自重的十余倍，因此该类材料必须进行从图1可以看出，纤维纸表面呈现高气孔率的显表面防潮处理，对需要长时间储存的元件，采用防潮工著特征，有大量不规则的孔洞。根据式(2)可以知道这艺更加重要。据报道】，不同温度条件下，密度为种低固相成分、多孔结构可降低材料导热系数。从图2200kg／m耐火纤维试样受潮和干燥时的导热系数的纤维网一纤维纸一纤维网多层材料的断面可以看出，对比结果见图3，可以看出，低

7、于400％的温度阶段，潮该复合结构件中的纤维纸是多层结构，层与层间结合湿状态的耐火纤维导热系数远大于干燥状态纤维的导紧密，也可有效阻断和降低热对流，由此看出该材料具热系数有优良的隔热效果。O040060080010001200Temperature／℃(a)放大100倍(b)放大700倍图3潮湿和干燥状态下耐火纤维的导热性能．矗．＼h州图1纤维纸的SEM图0000O0O由此可以看出，本研究所用的多孔疏松结构纤维们∞∞纸必须2进行防潮处理。3．2防潮处理结果与分析吸水率测试结果表明，防潮处理前后纤维纸的吸水率由57．6％降至0．6％。从图4所示的

8、蓝色墨水吸湿实验结果的照片可以看出，有涂层的一面，墨水与隔热纸不浸润，墨水呈水图2纤维网一纤维纸一纤维网复合材料断面SEM图珠状，隔热纸不能着色。未加