【摘 要】
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隔热材料已经广泛应用于建筑节能和航空航天等领域,随着科学水平的提高,对隔热材料提出了更严格的要求,要求材料在具有优异隔热性能的同时还要具有耐火性、高强度、轻质、抗腐蚀等性能,使得隔热材料的研究和探索成为热点。本课题以整体性能优异的机织间隔织物为增强体、导热系数较小的二氧化硅气凝胶等材料作为隔热填充材料制备了间隔织物增强二氧化硅气凝胶复合材料,并研究其隔热性能。首先选用无碱玻璃纤维合股纱为原料,通过
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隔热材料已经广泛应用于建筑节能和航空航天等领域,随着科学水平的提高,对隔热材料提出了更严格的要求,要求材料在具有优异隔热性能的同时还要具有耐火性、高强度、轻质、抗腐蚀等性能,使得隔热材料的研究和探索成为热点。本课题以整体性能优异的机织间隔织物为增强体、导热系数较小的二氧化硅气凝胶等材料作为隔热填充材料制备了间隔织物增强二氧化硅气凝胶复合材料,并研究其隔热性能。首先选用无碱玻璃纤维合股纱为原料,通过合理设计织物结构、探索并解决间隔织物在织造过程中存在的问题,在多经轴剑杆织机上成功织造出双层间隔织物、蜂巢形间隔织物和三角形间隔织物,并对其力学性能进行测试分析;然后探索溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶工艺,研究了影响气凝胶密度及孔隙结构的因素;最后将间隔织物与气凝胶复合,并对复合材料的隔热性能进行研究与分析。得出如下结论:（1）在机织间隔织物设计时应尽量选择经纱运动规律较少的组织作为基础组织,可以避免在织造过程因运动规律不一致引起的经纱张力波动,降低织造难度。（2）3种结构机织间隔织物的纬向拉伸强度均大于其经向拉伸强度,其中蜂巢形间隔织物的拉伸强度优于其余两种间隔织物。双层间隔织物经300℃高温处理12小时后,其强度约为未处理前强度的80%,处理温度超过400℃后,其强度损失较为严重。（3）以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,乙醇（Et OH）为溶剂,经溶胶-凝胶及常压干燥等工序制备二氧化硅气凝胶时,H2O/TEOS的摩尔比在3～4之间时溶胶时间较短且气凝胶密度相对较小;Et OH/TEOS的摩尔比在6左右时溶胶时间短且气凝胶密度较小;N,N-二甲基甲酰胺（DMF）/TEOS的摩尔比在0.4～0.5之间时最佳;三甲基氯硅烷（TMCS）改性对气凝胶的疏水性影响较大,未改性气凝胶与水的接触角为59.5°,经TMCS改性后气凝胶与水的接触角增加至144°;TMCS改性处理使气凝胶的孔隙结构更加均匀,并且不会降低其热稳定性。（4）机织间隔织物的结构是影响复合材料隔热均匀性的主要因素,而隔热填充材料的种类、密度以及填充量等主要影响复合材料的整体隔热性能。蜂巢形间隔织物增强复合材料的隔热均匀性最佳,在300℃加热条件下复合材料表面的温差约为25.1℃;在间隔织物接结部位热量的传递主要通过织物热传导的方式进行,而织物的导热系数高于隔热材料的导热系数,导致接结部位隔热性能较差;二氧化硅气凝胶的密度对复合材料隔热性能有影响,但并不是普遍认为的密度越小隔热性能越好,而是有一个最佳密度,密度为0.157 g/cm3的气凝胶在本实验研究中表现出较优异的隔热性能。
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