[发明专利]一种纤维增强耐烧蚀复合板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强耐烧蚀复合板及其制备方法。将纤维丝加捻后按照经向和纬向交错编织方式编织成纤维增强布，将纤维增强布置于树脂中浸渍后固化，即得。该方法采用加捻编织工艺采，一方面保证了复合板成型的一体化，大幅提升纤维增强布的厚度和密实度；另一方面还提升了复合板的拓展性，可通过控制加捻纤维丝量和缠绕直径来定量控制单层织物厚度，进一步的，还可通过编织角度加强复合板在不同应力方向上的力学性能。通过上述制备方法所得的复合板，轻质高强，具有优异的耐烧蚀性和良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种耐烧蚀复合板，具体涉及一种纤维增强耐烧蚀复合板及其制备方法，属于纤维增强复合材料领域。

背景技术

目前，随着复合材料在航空航天领域中的运用进一步运用与推广，而其中一部分耐烧蚀复合材料凭借其质量轻、良好的力学性能及较好的耐高温烧蚀性能，已经在航天领域中得到了较为广泛的应用。在早期使用中，金属材料作为传统材料，由于其具备成熟的加工工艺，起初主要被用作耐烧蚀核心部件，而随着复合材料成型工艺日趋完善，同时为进一步降低产品整体重量，降低能耗，保证材料良好的烧蚀性能及烧蚀部件易更换性。

中国专利CN 110804274A公开了一种基于间隔结构织物增强体的轻质防隔热复合材料及其制备方法，其采用面-芯的功能梯度结构，面层为致密材料主要提供放热和承载能力，中芯为多孔材料主要起到将低密度和隔热的作用，其中，材料体系中的增强体为纯无机纤维或有机/无机杂化纤维的具有间隔立体结构的织物预制体，该专利整体结构为间隔结构，采用多层织物，层间通过链接纤维束进行链接，从而形成中空结构，但是，该专利为达到设计厚度，必须采用多层铺贴，而多层铺贴真空灌注后形成的复合板在高温烧蚀过程中层间结合较弱，易受热膨胀分层，只能通过层间编织加强，才能避免高温烧蚀过程中分层开裂。

此外，还有相关机构采用短切纤维片状模压成型，但由于短切纤维长度过短，纤维的连续性较差，导致整体的高温性能较差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种纤维增强耐烧蚀复合板，该复合板中的纤维增强体采用加捻工艺，单层厚度为3～10mm，有效避免了高温分层现象，且经过强化后所得复合板总体质量轻便、耐烧蚀性优异，在正面经温度在1500℃～2000℃高温粒子流烧蚀5`10s后，烧蚀中心背温在120℃以下。

本发明的第二个目的在于提供一种纤维增强耐烧蚀复合板的制备方法，该方法可通过控制加捻纤维丝量和缠绕直径来控制单层织物厚度，并通过编织角度加强复合板在不同应力方向上的力学性能。该方法工艺简单，便于操作，成本低廉，适合于大规模工业化生产。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种纤维增强耐烧蚀复合板的制备方法，将纤维丝加捻后按照经向和纬向交错编织方式编织成纤维增强布，或者，将纤维丝加捻后与加强丝按照经向和纬向交错编织方式混编成纤维增强布；将纤维增强布置于树脂中充分浸渍后固化，或者，将纤维增强布上表面和/或下表面叠加强化毡，再置于树脂中充分浸渍后固化，即得。

本发明所提供的制备方法采用加捻混编纤维丝的制备工艺，在保证复合板保持单层结构的同时，还大幅提升材料的耐高温烧蚀性能，进一步的，所得纤维增强布经树脂浸渍后，加强了复合板的力学强度和隔热性能，改方法成型过程简单，灌注后的产品孔隙率低，所得复合板具有优异的高温力学性能。

作为一项优选的方案，所述纤维丝包括硅酸铝纤维丝、氧化铝纤维丝和碳化硅纤维中至少一种。

作为一项优选的方案，所述加强丝为不锈钢丝、碳纤维丝和高硅氧纤维丝中至少一种。

作为一项优选的方案，所述加捻的方式为双丝束单向缠绕加捻和/或单丝束单向缠绕加捻。进一步优选，所述径向编织纤维丝的加捻方式为双丝束单向缠绕，所述纬向编织纤维丝的加捻方式为单丝束单向缠绕加捻。