[发明专利]一种含多组分粉体填料的微烧蚀型防热材料预浸布成型方法

说明书

本发明提供了一种含多组分粉体填料的微烧蚀型防热材料预浸布成型方法，步骤包括：1)材料选择；2)树脂处理；3)混合树脂制备；4)单胶膜成型；5)单胶膜与纤维布复合；6)预浸布成型。本方法通过热熔‑两步成型法实现了多组分粉料在预浸布中的均匀分散，提高了预浸布成型质量稳定性，有利于该类预浸布的批量化生产。

技术领域

本发明属于防热材料制备成型技术领域，特别涉及一种含多组分粉体填料的微烧蚀型防热材料预浸布成型方法。

背景技术

随着现代飞行器速度的不断提高，对其气动外形以及外防热耐温性越来越高。现传统的纯树脂基烧蚀型材料已无法满足其外形和耐高温需求，而碳/碳、SiC/C等材料的制造成本太高且周期太长，无法实现批量化生产。直接制约了飞行器的发展。现本文提供了一种耐高温微微烧蚀型防热基体材料，主要是在酚醛树脂/增强纤维体系中添加一定比例的无机陶瓷粉料，在高温条件下发生化学反应形成陶瓷结构相材料，达到保持结构外形和高温防热的目的。但该材料中需添加一定比例的无机陶瓷粉料，存在粉料分散均匀性差、质量稳定性控制难度大等问题，常规方法批量化生产的预浸布中组份质量波动可达10％左右，工艺风险大且直接影响防热层成型质量。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种含多组分粉体填料的微烧蚀型防热材料预浸布成型方法，采用的纤维、树脂和粉料原料均为耐高温材料，实现了粉料在树脂基材料中的均匀分散，提高了预浸布的质量均一性、稳定性和材料粘度设计性，满足了产品制备工艺要求，如铺层、布带缠绕、预浸布铺放等工艺作业，有效的提高了产品质量稳定性，为该防热制品的批量化生产奠定了基础。

本发明提供了一种含多组分粉体填料的微烧蚀型防热材料预浸布成型方法，步骤包括：

S1、材料选择：以纤维布、无机陶瓷粉料和酚醛树脂为原材料；

S2、树脂处理：加热将酚醛树脂融化；

S3、混合树脂制备：将无机陶瓷粉料和融化的酚醛树脂混合并搅拌均匀，得混合树脂；

S4、单胶膜成型：将搅拌好的混合树脂通过压辊制备胶膜，制备的胶膜通过离型纸或分割薄膜等进行承载和收卷；

S5、单胶膜与纤维布复合：将纤维布的一侧与一层胶膜复合形成纤维布-单层胶膜结构形式的预成型体，每层预成型体间通过离型纸进行隔离、收卷；

S6、预浸布成型：在预成型体中纤维布的另外一侧贴合一层胶膜，形成胶膜-纤维布-胶膜的结构形式，然后通过压辊和高温处理炉处理后形成预浸布，高温处理炉的温度应控制在80℃～120℃，高温处理时间不超过10min，成型后的预浸布通过离型纸或薄膜进行隔离、收卷。

本方法采用热熔-两步成型法，先将粉体均匀的分散到树脂中采用压辊制备胶膜，将胶膜与纤维先制作成预成型体再制作预浸布，两步成型有利于加强过程中的质量控制，减小风险，提高粉体在预浸料中的分散性。

优选的，本方法通过热熔-两步成型法实现了针对特定粉料及树脂原料的、适用于工业化批量生产的微烧蚀防热材料预浸布成型，本方法所采用的无机粉料以及酚醛树脂的规格和种类均为适合热熔-两步成型法的特定原材料。步骤S1中，所述纤维布为纤维编织布；所述无机陶瓷粉料为硼粉、锆粉、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、硼化锆、碳化锆、氮化硼、碳化硼或莫来石中的一种或几种，所述无机陶瓷粉料的粉体粒径≤1μm；所述酚醛树脂为无溶剂型酚醛树脂。

更加优选的，步骤S1中，所述纤维编织布的纤维种类为玻璃纤维、高硅氧纤维、石英纤维或碳纤维中的一种或几种；所述编织种类可为正交、斜纹、平纹或网格中的一种。

更加优选的，步骤S2中，加热至70℃～80℃、保温2h～3h将酚醛树脂融化。具体的，所述酚醛树脂融化过程可在烘箱中进行，应尽量提高熔融效率，避免长时间受热对后续工艺进行及预浸布质量造成不利影响。