[发明专利]一种抗氧化叠层结构纤维编织体增强酚醛树脂复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种抗氧化叠层结构纤维编织体增强酚醛树脂复合材料的方法，属于热防护技术领域。本发明解决了现有纤维增强酚醛树脂复合材料烧蚀后表面形貌差，高温下抗氧化性能差、力学强度差的问题。本发明首先采用无机陶瓷填料和陶瓷先驱体改性叠层结构纤维编织体，然后使用该叠层结构纤维编织体增强酚醛树脂复合材料。本发明获得的复合材料具有烧蚀后表面形貌较平整、高温下抗氧化性能高、密度低、热导率低的特点，可以应用于中等、低等空气及真空热流环境下飞行器热防护系统。

技术领域

本发明涉及一种抗氧化叠层结构纤维编织体增强酚醛树脂复合材料的方法，属于热防护技术领域。

背景技术

热防护系统TPS(Thermal Protection System)是航空航天工业的关键环节，为各类服役于高温环境下飞行器的组件提供表面热防护从而避免遭烧毁或过热。随着飞行器的系统复杂程度与综合性能逐渐提高，并且伴随飞行器轨道高度和再入速度的提高，对热防护系统的轻量化、防热效率、隔热性能、长时间服役能力等各方面综合性能出更高要求，使得各种低密度微烧蚀热防护系统及材料的设计与制造受到重视。

传统的陶瓷纤维或碳纤维增强酚醛树脂复合材料具有热导率低、孔隙率高，以及优良的尺寸稳定性、隔热性能以及阻燃性能，应用于高超声速与星际探索飞行器等航空航天前沿领域。但是随着高超声速飞行器向着高马赫数、高升阻比以及长航程的方向发展，飞行器将承受高温高压、强冲刷、高热流载荷和强氧化气氛等恶劣耦合环境，现有的陶瓷纤维增强复合材料在应用中因材料烧蚀后表面形貌差、抗氧化性能、力学性能不足等原因受限。

发明内容

本发明为了解决现有上述技术问题，提供一种抗氧化叠层结构纤维编织体增强酚醛树脂复合材料的方法。

一种抗氧化叠层结构纤维编织体增强酚醛树脂复合材料的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将叠层结构纤维编织体在真空条件下浸泡在酚醛树脂溶液中，浸泡15～25min后取出，进行抽滤和微波预固化处理，获得预固化纤维编织体；

步骤2，将步骤1获得的预固化纤维编织体浸渍在无机陶瓷填料浆料中，震荡搅拌2h后取出，在40～60℃下充分干燥，获得含无机陶瓷填料编织体；

步骤3，将步骤2获得的含无机陶瓷填料编织体在真空条件下浸渍在陶瓷先驱体溶液中，浸渍1h取出，在60～80℃下充分干燥，获得含陶瓷先驱体编织体；

步骤4，将步骤3获得的含陶瓷先驱体编织体在真空条件下浸渍在改性酚醛树脂溶液中，浸渍30min后取出，80～120℃下干燥2～4h，然后进行固化处理，获得固化后编织体；

步骤5，将步骤4获得的固化后编织体进行溶质置换处理，溶剂置换完成后取出，在160～180℃下干燥100～120h，获得抗氧化叠层结构纤维编织体增强多孔酚醛树脂复合材料。

进一步地，步骤1中酚醛树脂溶液中液体酚醛树脂与溶剂的体积比为1:(1～4)；所述的溶剂为乙醇、丙醇、正丁醇、乙二醇、丙酮、甲苯、二甲苯中的一种或几种以任意比例混合；所述的微波预固化处理的功率为800～1000W，辐照时间为330～520s。

进一步地，步骤1中叠层结构纤维编织体由碳纤维无维布和石英纤维网胎依序循环叠加构成，所述的叠层结构纤维编织体为纤维针刺成型，针刺密度为15～20针/cm²；所述的叠层结构纤维编织体的厚度为20～50mm，密度为0.1～0.5g/cm³。

更进一步地，碳纤维无维布型号为T700-12K。

更进一步地，石英纤维网胎为85tex。

进一步地，碳纤维无维布为单层或由任意层数叠加组成。