[发明专利]一种预浸带缠绕成型的绝热复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种预浸带缠绕成型绝热复合材料及其制备方法，主要用于固体火箭发动机尾喷管绝热层，其制备步骤如下：(1)将碳纤布和高硅氧玻纤布分别浸酚醛树脂得到碳布/酚醛和高硅氧布/酚醛预浸料；(2)将碳布/酚醛和高硅氧布/酚醛预浸料分别裁剪成窄的预浸带；(3)在芯模上斜叠缠绕碳布预浸带；(4)碳层毛坯在室温下进行抽真空；(5)在碳层表面平行缠绕高硅氧布预浸带；(6)将碳布/酚醛与高硅氧布/酚醛一体固化，经机加工得到绝热复合材料。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：采用该发明制备的复合材料碳层和高硅氧层一体性更好、无需进行胶接、降低了生产周期；复合材料耐烧蚀、抗冲刷性能更好。

技术领域

本发明属于复合材料结构件的成型技术领域，涉及一种预浸带缠绕成型的绝热复合材料及其制备方法，尤其涉及一种固体火箭发动机尾喷管绝热复合材料及其制备方法。

背景技术

现有的固体火箭发动机长尾喷管抗烧蚀层主要为短切碳纤维/酚醛模压成型，隔热层为高硅氧玻纤/酚醛预浸带缠绕成型，两者通过“二次胶接”形成一体结构，共同发挥耐烧蚀、抗冲刷、隔热的功能。但现有技术中，短切纤维/酚醛模压件抗冲刷性能差、烧蚀量高，不能压制大长径比的结构件；并且“二次胶接”效率低、碳层和高硅氧层之间胶接面强度低、一体性差。

例如：公开号为CN103770338A，公开日为2014年5月7日，名称为“一种旋转体双层复合材料缠绕成型方法”的中国专利文献公开了一种旋转体双层复合材料的缠绕成型方法，但该专利文献所提及的复合材料两层采用的都是平行叠加缠绕方法，改变了缠绕内外层的顺序，提升了双层复合材料的内部和外观质量，但是在该专利文献所用的方法与本专利缠绕成型方法不同，也无法实现大长径比结构件。

公开号为CN105736177A，公开日为2016年7月6日，名称为“一种双层整体成型复合材料的尾喷管绝热结构”的中国专利文献公开了一种双层整体成型复合材料的尾喷管绝热结构，提高尾喷管长时间工作的可靠性，但该专利文献中耐烧蚀层采用的是碳纤维模压件、隔热层采用的是缠绕成型，3种模压件需要经过胶接成型，然后在胶接好的模压件外侧缠绕隔热层。此种方法成型效率低、模压件抗冲刷效果较差。

基于此，期望获得一种绝热复合材料的制备方法，其可以通过改进预浸带缠绕方式，以制备获得大长径比结构件。斜叠缠绕抗冲刷性能更好、烧蚀量更低，一体固化的方式可以有效解决碳层和高硅氧层胶接面弱、成型效率低的问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种预浸带缠绕成型的绝热复合材料及其制备方法。突破了常规工艺手段，实现了抗冲刷、耐烧蚀、隔热复合材料的一体化制备，并且提高了生产效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种预浸带缠绕成型的绝热复合材料的制备方法,所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将碳布浸酚醛树脂得到碳布/酚醛预浸料；将高硅氧玻纤布浸酚醛树脂得到高硅氧布/酚醛预浸料；

步骤S2：将碳布/酚醛预浸料与高硅氧布/酚醛预浸料分别裁剪成预浸带；

步骤S3：在芯模上斜叠缠绕碳布/酚醛预浸带，形成碳层；

步骤S4：将步骤S3得到的碳层毛坯在室温下进行抽真空；

步骤S5：在碳层表面平行缠绕高硅氧布/酚醛预浸带；所述高硅氧布预浸带与芯模母线平行；

步骤S6：将碳布/酚醛与高硅氧布/酚醛通过复合缠绕一体固化，经机加工得到绝热复合材料；在本发明的体系中，碳层和高硅氧层为复合缠绕、一体固化，无需进行胶接。该一体化绝热复合材料中，碳层为耐烧蚀、抗冲刷层(一般为内层、接触火焰)；高硅氧层为隔热层(一般为外层、不接触火焰)；相比其他玻纤布(高强、无碱等)，高硅氧玻纤布的熔融温度较高，隔热、抗冲刷性能好，比较适合用于发动机喷管中的隔热、抗冲刷零件制备。