[发明专利]一种耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料及其制备方法，该复合材料包括至少一层抗氧化的连续陶瓷纤维；所述复合材料以抗氧化的连续陶瓷纤维为增强体，以碳基树脂为基体，以陶瓷粉体为填料；其制备方法包括陶瓷粉处理，浆料制备，纤维预处理，浸渍或涂刷，装模、固化成型和脱模五个步骤。与现有技术相比，本发明提供的制备方法结合陶瓷基防热复合材料耐高温、抗氧化烧蚀和树脂基防热复合材料一次成型、制备周期短、成本低；本发明得到的复合材料能够在1400℃～1700℃氧化性气氛中长时间使用而不发生明显烧蚀，耐高温能力优于树脂基复合材料和现有碳基可陶瓷化树脂。

技术领域

本发明涉及飞行器热防护技术领域，尤其是一种耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

随着反导系统的发展，导弹突防的要求越来越高，只能通过提高飞行速度和机动能力来进行突防。因此，新型导弹的大气层飞行速度有可能超过10Ma时，弹体表面温度也将达到1500℃以上，甚至达到1800℃。外表面需要耐高温、抗氧化、抗冲刷的外防热层来承受恶劣的热环境，现有的树脂基和金属热防护材料耐温性将无法满足，而C/C和C/SiC等复合材料在抗氧化能力差、制备工艺周期长、造价昂贵，特别是目前陶瓷基复合材料无法实现导弹等壳体的一次成型和高可靠性。结合陶瓷基防热复合材料耐高温、抗氧化烧蚀和树脂基防热复合材料一次成型、成本低等特点，设计一种在使用过程中实现陶瓷组分的氧化、熔融形成保护层，从而达到良好的热防护效果。该类材料成本大大低于陶瓷基复合材料而耐温及抗氧化性能大大高于树脂基复合材料，是战术导弹等一次性使用热防护领域的发展趋势。

现有的可陶瓷化树脂主要是针对1300℃以下大气或富氧环境中长时间使用，对于1400℃～1700℃的热环境无法满足长时间使用要求。

发明内容

本发明提供一种耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料及其制备方法，用于克服现有技术中在1400℃～1700℃的热环境下无法满足长时间使用要求等缺陷，实现在1400℃～1700℃的热环境下长时间使用。

为实现上述目的，本发明提出一种耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料，所述复合材料包括至少一层抗氧化的连续陶瓷纤维；所述复合材料以抗氧化的连续陶瓷纤维为增强体，以碳基树脂为基体，以陶瓷粉体为填料；所述陶瓷粉体由支撑性填料、熔融性填料和反应性填料混合而成；所述复合材料的密度为1.76～1.93g/cm³。

为实现上述目的，本发明还提出一种上述耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料制备方法，包括以下步骤：

S1：分别将反应性填料和支撑性填料分散于碱溶液中处理，抽滤，烘干；

将熔融性填料分散于纯有机溶剂中，加入偶联剂，搅拌、抽滤、烘干；

S2：按质量比(30～60):(15～30):(25～40)将步骤S1处理后的支撑性填料、熔融性填料和反应性填料混合得到陶瓷粉体；

之后将陶瓷粉体加入碳基树脂溶液中，搅拌均匀制得浆料；

S3：将抗氧化的连续陶瓷纤维布剪裁；

S4：将步骤S3得到的纤维布涂刷或浸渍步骤S2制得的浆料，纤维布叠层；

S5：将步骤S4所得的叠层纤维布装模、固化成型和脱模，获得耐高温、抗氧化可陶瓷化树脂复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：