[发明专利]一种液氧环境使用低温树脂体系及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种液氧环境使用低温树脂体系及其制备方法和应用，为一种可在液氧环境安全使用的低温树脂体系，低温树脂体系可用于液氧环境复合材料气瓶制造技术领域。本发明的环氧树脂体系满足湿法缠绕工艺对粘度和适用期的要求，可以与碳纤维复合制备高性能复合材料。同时，环氧树脂体系具有高的低温强度及韧性、阻燃性及与液氧介质相容。

技术领域

本发明涉及一种液氧环境使用低温树脂体系及其制备方法和应用，为一种可在液氧环境安全使用的低温树脂体系，低温树脂体系可用于液氧环境复合材料气瓶制造技术领域。

背景技术

新一代无毒无污染低温运载火箭使用低温推进剂，后续新研新一代载人火箭及重型运载火箭也使用低温推进剂。随着对运载能力和效率不断增大的需求，将高压气瓶置于低温推进剂中，是非常有效的方案，可显著降低箭体结构的重量。

新一代运载火箭冷氦增压系统使用的高压气瓶仍为金属材料，现有的复合材料气瓶在树脂在液氧90K低温环境下脆化，且与液氧介质不相容，无法应用到新一代运载火箭冷氦增压系统中。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种液氧环境使用低温树脂体系及其制备方法和应用，该树脂体系可在液氧环境安全使用且在77K低温下具有良好的强度及韧性，且与液氧介质相容，该树脂体系与碳纤维制造的复合材料气瓶可安全应用于液氧环境。

本发明的技术解决方案是：

一种液氧环境使用低温树脂体系，该树脂体系包括环氧树脂、活性增韧剂、改性剂和固化剂，以环氧树脂的质量份数为100份计算，各组分的质量份数为：

环氧树脂 100份

活性增韧剂 5-25份

改性剂 5-25份

固化剂 15-30份

所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、海因环氧树脂中的至少一种；

所述的活性增韧剂为端环氧基超支化聚磷酸酯、端环氧基聚硅氧烷中的一种或两种的混合物，活性增韧剂用于提高树脂体系的低温强度及低温韧性，降低树脂体系的粘度，同时提高树脂体系的液氧相容性及耐热性；

所述的改性剂为含磷环氧树脂、溴化环氧树脂、磷酸酯类阻燃剂、环三磷腈类阻燃剂中的至少一种，改性剂用于提高树脂体系的液氧相容性；

所述的固化剂为改性芳香胺，改性芳香胺的原料包括二乙基甲苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯砜中的至少两种，且改性芳香胺是由原料进行复配得到。

一种液氧环境使用低温树脂体系的制备方法，该方法的步骤包括：

(1)将环氧树脂、活性增韧剂、改性剂加热搅拌均匀，得到透明液体A，加热温度为60℃-150℃，搅拌速率为100-500RPM；

(2)将固化剂的原料进行加热并搅拌得到棕红色透明液体B，加热温度为70℃-200℃，搅拌速率为100-500RPM；

(3)将透明液体A和棕红色透明液体B进行混合，加热到35-45℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化，A和B的质量比为100:15-30，固化工艺条件为：80℃-100℃保温2-6h，110℃-130℃保温2-6h，140℃-160℃保温2-6h，冷却后得到具有高的低温强度及韧性、阻燃性及与液氧介质相容的低温树脂体系。

一种液氧环境使用低温树脂体系的应用，该液氧环境使用低温树脂体系与碳纤维进行复合，制备碳纤维复合材料，制备的碳纤维复合材料经湿法缠绕制备复合材料气瓶，制备的复合材料气瓶能够安全用于液氧环境中。

有益效果