納米多孔氣凝膠復合柔性隔熱薄膜的制備與熱學特性研究.pdf

1、Al/PI(聚酰亞胺塑料)/納米多孔氣凝膠體系是一種全新設計的柔性復合隔熱膜系，可廣泛應用于各領域的隔熱防護。本學位論文以氣凝膠納米復合隔熱膜研究為主線，涉及到該隔熱系統(tǒng)相關材料的選取、制備、傳熱過程的計算和材料的熱測試。首先從傳熱理論上分析了這種膜系結構隔熱的可行性，并就組成該膜系的三種材料分別進行了制備及相關性能測試研究。還對上述體系進行了傳熱模擬計算和隔熱效果實驗研究，兩者能很好的吻合，該結果同時也表明Al/PI/納米多

2、孔氣凝膠體系能很好地實現(xiàn)高溫環(huán)境中的隔熱。按章節(jié)順序，分別研究了如下內容：系統(tǒng)研究了TOES體系的sol-gel過程。并采用TOES作為硅源，在常壓下干燥制備出二氧化硅氣凝膠塊體和顆粒。對常壓條件下的表面修飾化學行為進行了初步探討。該法避免使用昂貴的超臨界干燥技術，有利于氣凝膠的大規(guī)模工業(yè)應用。用化學表面修飾的方法研究了氣凝膠薄膜。通過在溶劑的飽和氣氛中老化，得到了孔洞率大于75％的凝膠薄膜，也就是氣凝膠薄膜。最后還考察了不

3、同的前驅體對氣凝膠結果性能的影響。指出選用富含硅甲基的硅氧烷作為前驅體更容易得到疏水性良好的凝膠產物。用熱分析和FTIR分析對復合膜中PI耐熱塑料熱穩(wěn)定性進行了測試。分析結果表明PI作為復合隔熱體系是可行的。研究了有機硅耐熱樹脂和由此得到的耐熱涂料。以有機硅樹脂為粘結劑，并充填氣凝膠粉體，添加分散劑等助劑配制了一種新型的隔熱涂料。用刷涂和涂布等工藝涂覆成膜，膜層性能良好，和PI基底附著良好。研究了整個系統(tǒng)的隔熱性能。用卷繞

4、式真空鍍膜設備鍍Al膜，并探討了金屬反射層對隔熱性能的影響。用薄膜光學的理論計算了作為反射層Al膜的最佳厚度。對復合薄膜體系的隔熱傳熱進行了分析，特別是分析了熱流在氣凝膠這種特殊結構的材料中的傳遞，并給出了相應的隔熱對策。首次用數(shù)值計算的方法定量分析了體系的隔熱效果。有限差分法和集總參數(shù)法的計算結果表明：在500℃的環(huán)境中，要使得被包裹物體的溫度在5min內不超過50℃，低熱導層的厚度必須要在1mm左右。探討了密度、溫度、氣