[发明专利]一种邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法与应用。邻苯二甲腈基复合材料包括由防热层和该防热层包覆的结构层构成的一体成型的结构，或者包括由防热层和结构层堆叠而成的一体成型的“三明治”结构；“三明治”结构中，防热层作为上层和底层，结构层作为中间层；防热层选自邻苯二甲腈树脂预混料和/或邻苯二甲腈树脂预浸料，结构层选自邻苯二甲腈树脂预浸料。经一次模压固化成型得到该复合材料。克服了复合材料结构样件和功能样件分开压制并二次成型的工艺复杂性，可工业生产耐烧蚀，力学性能优异的结构烧蚀一体化邻苯二甲腈复合材料构件；其可广泛应用于航空航天工艺中。

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

当航天飞行器(火箭、导弹、飞船)以超高音速冲入大气层和返回地面时，气动热环境极其恶劣。此时对于飞行器隔热耐烧蚀性能有极大要求。当前用于隔热耐烧蚀的基体复合材料大多为酚醛树脂、有机硅树脂、无机填料等。但以这些树脂为基体制备的复合材料多仅能作为功能件使用，尤其是现有技术中通常将复合材料结构件和功能件分开压制，在后续加工复合中可能存在二次加工缺陷。且二次成型工艺复杂，不利于推广使用。

发明内容

本发明提供一种邻苯二甲腈基复合材料，其包括由防热层和该防热层包覆的结构层构成的一体成型的结构，或者包括由防热层和结构层堆叠而成的一体成型的“三明治”结构；

其中，所述“三明治”结构中，所述防热层作为上层和底层，所述结构层作为中间层；

所述防热层选自邻苯二甲腈树脂预混料和/或邻苯二甲腈树脂预浸料，所述结构层选自邻苯二甲腈树脂预浸料。

优选地，所述防热层与结构层的重量比为2:(2-5)，优选2:(3-4)，示例性为2:3、7:12。

根据本发明，所述一体成型的“三明治”结构中，上层和底层均选自邻苯二甲腈树脂预混料和/或邻苯二甲腈树脂预浸料，中间层为邻苯二甲腈树脂预浸料；

上层、中间层和底层的重量比为1:(2-5):1。

具体的，上层、中间层和底层的重量比例如为1:(2.5-4):1，示例性为1:2:1、1:2.5:1、1:3:1、1:3.5:1、1:4:1、1:4.5:1、1:5:1。

本发明中，所述邻苯二甲腈基复合材料具有结构-烧蚀一体化结构。

本发明中，对所述邻苯二甲腈基复合材料的形状不作特别限定，其形状由待制备产品的结构决定，例如可以为板状(例如平板状)、机翼状等形状。

根据本发明，所述邻苯二甲腈树脂预浸料包含如下重量份的原料组分：邻苯二甲腈树脂100份，低沸点溶剂100-200份，纤维布108-150份。例如，所述邻苯二甲腈树脂预浸料包含如下重量份的原料组分：邻苯二甲腈树脂100份，低沸点溶剂130-190份，纤维布110-130份。示例性地，所述邻苯二甲腈树脂预浸料中含有低沸点溶剂150份或185份。示例性地，所述邻苯二甲腈预浸料中含有纤维布120份。

根据本发明，所述邻苯二甲腈树脂预混料包含如下重量份的原料组分：邻苯二甲腈树脂100份，低沸点溶剂100-200份，短切纤维110-160份。例如，所述邻苯二甲腈树脂预混料包含如下重量份的原料组分：邻苯二甲腈树脂100份，低沸点溶剂130-180份，短切纤维120-150份。示例性地，所述邻苯二甲腈树脂预混料中含有低沸点溶剂140份或160份。示例性地，所述邻苯二甲腈树脂预混料中含有短切纤维120份或140份。

根据本发明，所述邻苯二甲腈树脂与低沸点溶剂形成的胶液的粘度＜1Pa.s，例如不超过900mPa.s，示例性为800mPa.s、900mPa.s。

根据本发明，所述低沸点溶剂可以选自乙醇、丙酮、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺等中的至少一种，例如选自乙醇和丙酮中的至少一种，示例性为丙酮。