[发明专利]一种耐烧蚀复合材料成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及耐烧蚀复合材料领域，尤其是涉及一种耐烧蚀有机硅复合材料的成型工艺。

背景技术

近年来，随着航空航天空间技术的发展，对耐烧蚀复合材料的耐烧蚀性和耐热性有更高的要求。而耐烧蚀树脂基复合材料成型工艺是对烧蚀材料性能影响重要因素之一。现阶段我国耐烧蚀复合材料成型工艺应用较为广泛的有模压成型工艺，拉挤成型工艺，缠绕成型工艺和RTM成型工艺等，但它们本身都存在一些缺点限制它的使用范围。如模压成型模具制作复杂，压力要求严格；RTM成型工艺纤维和树脂浸润不完全，不适合制造大尺寸复合材料，脱模困难。且普遍存在需要高温加压，纤维与树脂浸渍效果差的问题。

随着喷涂工艺技术不断改进发展，其在航空航天领域得到广泛应用，通常用于制备单一涂层和复合涂层。黄裕文等人研究了一种带纤维涂料的喷涂工艺，制备出的复合涂层性能优异。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，解决了传统耐烧蚀复合材料成型工艺生产效率低，间歇生产，工艺设备复杂和工艺条件苛刻高温加压等问题，提供了一种耐烧蚀有机硅复合材料一次性成型工艺。该工艺是树脂和纤维混合一次性喷涂成型，工艺简单，易操作，所得复合材料具有优异耐烧蚀性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种耐烧蚀复合材料成型工艺，其特征在于：先用无机填料对有机硅树脂进行改性，然后将增强纤维放在溶剂中超声振动30min左右，再将改性树脂和增强纤维球磨混合，高速搅拌分散30min，调节混合物粘度控制在50-90s，所得复合材料采用喷涂工艺一次性成型。喷枪为高粘度喷枪，喷嘴的直径为2.2mm。喷涂的复合材料的平均厚度约0.1mm，在烘箱中180℃固化30min。

作为优选，上述耐烧蚀复合材料，其组分包括有机硅树脂，纤维材料，氧化锆，玻璃粉，硅烷偶联剂，溶剂适量。

作为优选，所述的纤维材料为玻璃纤维，高硅氧纤维，碳纤维或尼龙纤维中的一种。

作为优选，所述的纤维材料重量比为耐烧蚀复合材料总量的20％-30％。纤维材料作为增强体，提高材料耐烧蚀和机械性能，选择短切纤维，长度大概2-4mm。

作为优选，所述的氧化锆为325目，氧化锆具有高热稳定性，高耐磨，高耐烧蚀性，是一种有效的耐烧蚀填料。

作为优选，所述的硅烷偶联剂为KH-550，γ-氨丙基三乙氧基硅烷。KH-550含有两种不同性质官能团可以分别与树脂和无机填料以化学键联接起来，起到架桥的作用。

作为优选，所述的溶剂为甲苯和正丁醇。甲苯与正丁醇体积比为1∶1。

本发明与现有技术对比优点如下：

1.现有常有的耐烧蚀复合材料成型工艺如模压工艺、拉挤工艺、RTM等，它们都需要经历在高温加压下注入树脂，再浸渍增强体后固化脱模两道工艺，而本发明选择将树脂、填料、短切纤维混合均匀一次性喷涂成型，纤维与树脂相互浸渍完全，减少空隙率；降低大型模具制作困难；工艺简单，易操作。

2.此喷涂工艺使树脂、增强体、耐烧蚀填料充分接触，加强其浸润性和分散性，更大程度发挥了增强体、填料作用，均匀分布支撑耐烧蚀“炭层”，提高复合材料的耐烧蚀性和高温热稳定性。

具体实施方式

实施例1：先用氧化锆金属氧化物对有机硅树脂进行改性，然后将增强纤维放在溶剂中超声振动30min左右，再将改性树脂和增强纤维球磨混合，高速搅拌分散30min，调节混合物粘度控制在50-90s。所得复合材料采用喷涂工艺一次性成型。喷枪为高粘度喷枪，喷嘴的直径为2.2mm。喷涂的复合材料的平均厚度约0.1mm，在烘箱中180℃固化30min，进行耐烧蚀测试。该复合材料线烧蚀率为0.034mm/s，质量烧蚀率0.0447g/s。

实施例2：先用氧化锆和玻璃粉共同对有机硅树脂进行改性，然后将增强纤维放在溶剂中超声振动30min左右，再将改性树脂和增强纤维球磨混合，高速搅拌分散30min，调节混合物粘度控制在50-90s。所得复合材料采用喷涂工艺一次性成型。喷枪为高粘度喷枪，喷嘴的直径为2.2mm。喷涂的复合材料的平均厚度约0.1mm，在烘箱中180℃固化30min，进行耐烧蚀测试。该复合材料线烧蚀率为0.048mm/s，质量烧蚀率0.0624g/s。