[发明专利]一种隔热抗冲刷防热层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种隔热抗冲刷防热层及其制备方法。所述防热层包括内层隔热层和外层抗冲刷防热层；内层隔热层由改性酚醛树脂溶液和纤维预制体经溶胶‑凝胶反应、老化和干燥制得；外层抗冲刷防热层由耐烧蚀树脂溶液和耐烧蚀纤维织物经缠绕成型制得。将内层隔热层和外层抗冲刷防热层套装粘接，得到所述隔热抗冲刷防热层。本发明在内层隔热层材料的外侧增加耐高温抗冲刷防热材料层，两者配合在一起组成的隔热抗冲刷防热层材料既解决了内层隔热层材料抗冲刷性较弱的弊端，又能显著降低整体材料的重要，提高有效飞行载荷。

技术领域

本发明涉及轻质热防护技术领域，尤其涉及一种隔热抗冲刷防热层及其制备方法。

背景技术

热防护材料是目前被广泛关注的一类复合材料。近年来，临近空间飞行器及长时间飞行武器引起世界各国的广泛关注，该类型飞行器长时间飞行、中低热流密度、中等焓值的服役特征对热防护材料及其结构提出了新的应用环境及要求，包括长时间防热、高效隔热、高承载能力、高可靠性等。外部气动加热严重，在高温和高速气流冲刷的条件下，结构体表面普遍采用一种烧蚀防热复合材料，通过材料在热流作用下发生分解、熔化、蒸发、升华等多种吸热和散热的物理和化学变化，以自身的质量消耗带走大量热能，防止热量传入内部结构，从而达到防热隔热的目的。烧蚀层除了要通过烧蚀剥离带走大量热量以外，剩下的厚度还要用来隔热以保证承载层的温度不超过正常工作温度范围。

传统的热防护材料热导率较高，要达到一定的隔热要求，必须增加防热层厚度。但材料密度较高，防热层较厚，不能满足轻量化、低热导率、高隔热等诸多要求。单一热防护层材料难以满足高超声速下抗烧蚀、长时间隔热的双重技术要求，因此热防护系统普遍采用复合结构，外表面为抗烧蚀层、内部为隔热层。

PICA材料(酚醛浸渍碳纤维烧蚀复合材料)由酚醛气凝胶和柔性纤维毡或纤维编制体复合而成，宏观形貌和微观形貌结构可控，密度低且强度高，烧蚀隔热性能优异，具有一定的承载能力，具有典型的酚醛气凝胶/纤维复合结构，以其优异的低密度、高效隔热、较好的机械强度和良好的烧蚀性能，近年来，在先进的飞行器、弹箭武器等热防护系统具有广泛的应用前景。但PICA材料抗冲刷性较弱，传统处理方式是采用涂层的方案，其抗冲刷性不尽理想，同时涂层的施工工艺存在环保等原因限制了其应用。其它的关于PICA材料的相关报道则很难见到实质性的关键技术的报道。

本发明内层以酚醛浸渍碳纤维烧蚀复合材料(PICA)，采用RTM工艺制备耐高温隔热层，外层以高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、碳纤维等耐烧蚀纤维复合耐烧蚀树脂材料体系，采用布带斜叠缠绕工艺制备抗高温燃气流冲刷层，增强织物层具有顺气流方向，具有优异的抗冲刷特性，采用复合工艺具有高效、低成本、整体性能好的优点，在大面积热防护上具有良好的推广应用价值。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种隔热抗冲刷防热层及其制备方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

1、一种隔热抗冲刷防热层，所述防热层包括内层隔热层和外层抗冲刷防热层；

内层隔热层由改性酚醛树脂溶液和纤维预制体经溶胶-凝胶反应、老化和干燥制得；

外层抗冲刷防热层由耐烧蚀树脂溶液和耐烧蚀纤维织物经缠绕成型制得。

2、根据技术方案1所述的隔热抗冲刷防热层，所述改性酚醛树脂选自硼改性酚醛树脂、钼改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂中的任一种或多种。

3、根据技术方案1所述的隔热抗冲刷防热层，所述纤维预制体为采用聚丙烯腈基碳纤维、粘胶基碳纤维、沥青基碳纤维、石英纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维、多晶莫来石纤维中的任一种或多种纤维加工制得的柔性纤维毡或纤维编制体；