一种复合黏结剂及采用其的高熵涂层柔性隔热材料

本发明涉及一种复合黏结剂及采用其的高熵涂层柔性隔热材料，属于高熵陶瓷涂层隔热材料。

背景技术：

1、在航空航天、电子设备及汽车工业等领域，大量管线、曲面、接头及不规则部件长期服役于高温环境，亟需能够紧密贴合这些复杂异形表面部件的柔性隔热材料，以实现无死角均匀隔热保护。传统的刚性隔热材料（如陶瓷纤维板、气凝胶毡等）因无法弯曲、材质易碎，在此类场景中难以有效覆盖，易产生防护缝隙，构成安全隐患。因此，开发兼具优异耐高温性能与高柔韧性的隔热材料成为迫切需求。

2、现有柔性隔热材料主要采用以下几种技术路线实现：

3、其一，基于有机硅树脂等有机高分子涂层的织物，此类材料柔韧性与附着力优异，但其有机基体在超过400 ℃的环境中会发生热氧化分解，导致涂层失效，无法满足中高温应用需求；

4、其二，利用氧化铝、氧化锆等无机纤维制成的柔性隔热毡，此类材料本体柔软，但多为蓬松多孔结构，表面无致密保护层，存在拉伸强度低、易产生粉尘、无法有效阻挡高温气流冲刷等问题；

5、其三，采用无机胶黏剂（如硅酸盐、磷酸盐类）与无机隔热填料复合涂覆于纤维织物表面。该类技术理论上可兼顾耐高温与表面防护功能，然而在实际应用中遭遇了核心技术障碍：传统无机胶黏剂（如水玻璃、纯磷酸二氢铝等）本征脆性大、固化收缩率高，所制涂层在弯折时极易开裂或剥落，且与表面光滑、化学惰性的有机或碳质纤维基体界面相容性差，无法同时满足高黏结强度与高柔韧性的要求。

6、为进一步提高柔性隔热材料的耐高温性能和隔热能力，近年来研究者开始将高熵陶瓷、稀土锆酸盐、稀土铈酸盐等低热导率陶瓷材料作为功能隔热填料引入柔性隔热涂层中。高熵陶瓷由于具有高熵稳定效应、晶格畸变效应及迟滞扩散效应，具有优异的高温相稳定性、较低的热导率及良好的抗烧结性能，在超高温热防护领域展现出良好的应用前景。将高熵陶瓷作为隔热填料制备柔性高熵涂层，能够显著提高材料的耐高温性能和隔热性能。然而，高熵陶瓷本身不具备黏结性能，其在柔性基体上的稳定附着主要依赖于胶黏剂体系。现有无机胶黏剂难以兼顾高温黏结性能与柔韧性，容易因固化收缩和热应力作用产生裂纹，并导致高熵填料脱落、涂层粉化及界面失效，从而限制了高熵涂层柔性隔热材料的实际应用。

7、因此，开发一种兼具高温稳定性、高界面结合强度和良好柔韧性的复合黏结剂，并利用该复合黏结剂构建高熵涂层柔性隔热材料，使其在高温环境及反复弯折条件下仍保持良好的结构完整性、界面结合性能和隔热性能，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种复合黏结剂及采用其的高熵涂层柔性隔热材料，采用所述复合黏结剂制备附着在柔性基体表面的高熵隔热涂层可以与柔性基体一同弯折且涂层表面不会出现裂纹，具有极高的隔热性能且能保护基体不被焰流灼穿。

2、为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

3、一种复合黏结剂，所述复合黏结剂由硅溶胶和磷酸二氢铝复合而成。

4、优选地，以所述复合黏结剂的质量为100%计，磷酸二氢铝的质量分数为14% ~ 25%，硅溶胶的质量分数为75% ~ 86 %。

5、优选地，所述硅溶胶为中性硅溶胶，ph值为7 ~ 8（中性），sio2质量分数为29% ~30%，平均粒径为10nm ~ 13 nm。

6、一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料，所述柔性隔热材料由高熵陶瓷涂层与柔性基体通过所述复合黏结剂紧密结合形成。

7、优选地，所述高熵陶瓷为高熵钛酸盐，其化学组成为(la0.3k0.1ca0.2sr0.2ba0.2)tio3。

8、优选地，所述柔性基体为柔性纤维织物；更优选地，所述柔性纤维织物为碳纤维织物、预氧化纤维织物和玄武岩纤维织物中的一种；最优选所述柔性基体为氧化聚丙烯腈织物（opan），面密度为280 g/m2~ 480 g/m2。

9、优选地，所述高熵陶瓷涂层的厚度为100 μm ~ 150 μm。

10、一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料的制备方法，所述方法步骤如下：

11、（1）将柔性基体浸渍于混合溶液中，使混合溶液充分渗入柔性基体中，然后干燥，得到预处理后的柔性基体；

12、步骤（1）中：

13、混合溶液为硅溶胶与无水乙醇的混合溶液，进一步地，优选硅溶胶与乙醇的质量比为15 ~ 20 : 5 ~ 10；

14、优选浸渍时间为2h ~ 3 h；

15、优选干燥温度为60 ℃ ~ 80 ℃；干燥时间为1 h ~ 2 h。

16、（2）将高熵陶瓷粉体、复合黏结剂、分散剂及消泡剂混合，球磨得到隔热浆料；

17、步骤（2）中：

18、分散剂为聚丙烯酸铵；

19、消泡剂为正辛醇；

20、优选地，所述高熵陶瓷粉体粒径为100 nm ~ 10 μm；

21、优选地，以高熵陶瓷粉体和复合黏结剂的总体质量为100%计，其中，作为填料的高熵陶瓷粉体的质量分数为17% ~ 25%，复合黏结剂的质量分数为75% ~ 83%；

22、分散剂用量为高熵陶瓷粉体和复合黏结剂总体质量的1% ~ 2%；

23、消泡剂用量为高熵陶瓷粉体和复合黏结剂总体质量的0.1% ~ 0.3%；

24、优选地，球磨时间为2 h ~ 4 h。

25、（3）将隔热浆料喷涂于预处理后的柔性基体表面，隔热浆料干燥固化后在柔性基体表面形成高熵涂层，制备得到一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料；

26、步骤（3）中：

27、优选地，喷涂方式为空气喷涂；更优选地，空气喷涂的条件参数：喷涂距离为15 cm~ 20 cm，喷涂压力为0.4 mpa ~ 0.5 mpa，喷涂次数为4次 ~ 6次。

28、有益效果

29、（1）本发明提供了一种复合黏结剂，所述复合黏结剂通过将硅溶胶与磷酸二氢铝复合，构建得到兼具柔韧性和高温黏结性能的无机复合黏结剂体系；其中，硅溶胶能够改善复合黏结剂的润湿性和成膜连续性，并在固化过程中形成连续的无机网络；磷酸二氢铝能够提高高温黏结强度；二者复合后形成稳定的交联结构，克服了现有单一硅溶胶高温易粉化、黏结强度不足以及单一磷酸二氢铝脆性大、弯折易开裂的缺陷，实现了高温稳定性、黏结强度与柔韧性的协同提升。

30、（2）本发明提供了一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料，所述材料在一张柔性基体上同步集成了超高温隔热、全无机不可燃与高柔韧适形三项看似矛盾的核心功能，创造出一种能像“皮肤”一样紧密贴合复杂高温部件的新型纯无机柔性隔热材料；所得柔性隔热材料能在1000 ℃ ~ 1200 ℃火焰持续加热下使涂层背温稳定在600℃左右，且室温弯折性能良好，兼具优异的超高温隔热性能、柔韧性和贴合能力，可广泛应用于航空航天、电子设备及汽车工业中复杂异形曲面的热防护。

31、（3）本发明提供了一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料的制备方法，所述方法中采用硅溶胶和无水乙醇的混合物对柔性基体进行预处理；使得硅溶胶能够渗入柔性基体的间隙并填充表面孔隙，改善基体表面的润湿性和表面状态，使复合黏结剂能够均匀铺展并与柔性基体形成更加紧密的界面结合，从而提高涂层与柔性基体之间的附着强度，降低高温或反复弯折过程中涂层开裂、剥落及界面失效的风险。

32、（4）本发明提供了一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料的制备方法，所述方法中采用复合黏结剂将高熵陶瓷颗粒牢固结合于柔性基体表面；复合黏结剂不仅能够提高高熵陶瓷颗粒在基体表面的分散均匀性，还能够增强颗粒之间及颗粒与基体之间的结合力，使所得隔热涂层具有较好的结构完整性，在高温环境及弯折条件下仍能够保持稳定的隔热层结构，从而提高柔性隔热材料的服役可靠性。

33、（5）本发明提供了一种采用本发明所述复合黏结剂的高熵涂层柔性隔热材料的制备方法，所述方法中，采用高熵钛酸盐作为隔热填料，结合本发明所述的复合黏结剂形成柔性陶瓷隔热涂层；高熵钛酸盐具有优异的高温相稳定性和较低的热导率，在复合黏结剂的作用下能够均匀分散于涂层内部，形成稳定的隔热层，使所得柔性隔热材料兼具耐高温性能、隔热性能及柔韧性能，可满足复杂曲面及异形构件的高温防护需求。