本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及耐熱復(fù)合材料技術(shù)，特別涉及高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料技術(shù)。

背景技術(shù)：

樹(shù)脂基復(fù)合材料以高比剛度、高比強(qiáng)度得到廣泛應(yīng)用，具有耐燒蝕功能的樹(shù)脂基復(fù)合材料近年也有了廣泛的應(yīng)用。一般情況下，抗氧化和耐燒蝕具有相輔相成的作用，通過(guò)在復(fù)合材料的樹(shù)脂基體中添加抗氧化添加劑，使得復(fù)合材料在具有良好抗氧化性能的同時(shí)還具有良好的耐燒蝕性能。但在2000℃～3000℃下，一般的抗氧化添加劑失效，樹(shù)脂基復(fù)合材料抗氧化性能急劇下降，樹(shù)脂基體在高溫環(huán)境下形成的碳層發(fā)生氧化破壞，導(dǎo)致復(fù)合材料的耐燒蝕性能和抗高速粒子流沖刷的性能急劇下降。

目前文獻(xiàn)已有報(bào)道在EPDM橡膠中添加熔點(diǎn)較低的有機(jī)改性納米蒙脫土后，蒙脫土在燃?xì)饬鞯臒g與沖刷作用下發(fā)生熔融，形成的粘性液體可以與裂解碳層發(fā)生物理交聯(lián)，阻擋裂解氣體的揮發(fā)和碳化層的脫落，達(dá)到提高絕熱材料抗燒蝕、抗沖刷性能和降低煙霧信號(hào)的目的。有機(jī)硅類(lèi)聚合物，若加入粘土類(lèi)礦物(如云母、玻璃粉、滑石粉等)，在高溫有氧環(huán)境燒蝕過(guò)程中基體分解產(chǎn)生的SiO₂，與無(wú)機(jī)填料可以發(fā)生共晶反應(yīng)，在填料邊緣處形成一種熔融態(tài)液相，隨著燒蝕時(shí)溫度的升高和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，這種液相不斷地進(jìn)行擴(kuò)散，降低了燒結(jié)能，在基體表面形成致密的陶瓷保護(hù)層。但是可陶瓷化酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料報(bào)道甚少。

CN 1028158958 A公開(kāi)了一種隔熱一體化可陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備方法，該材料由可瓷化助劑、空心SiO₂微球、纖維定長(zhǎng)紗、酚醛樹(shù)脂制備而成，該復(fù)合材料內(nèi)部的可陶瓷化添加劑在＞600℃發(fā)生化學(xué)變化形成陶瓷，以增加材料的燒蝕性能，適用于600℃～1200℃的中低溫環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種具有良好抗高溫氧化性能和高速粒子流沖刷燒蝕性能高溫陶瓷化的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，利用酚醛樹(shù)脂高溫成炭反應(yīng)、聚碳硅烷高溫下與炭、硅發(fā)生的可瓷化反應(yīng)，以及蒙脫土、玻璃纖維高溫熔融交聯(lián)作用，在抑制材料內(nèi)部熱分解的同時(shí)，有效地阻隔外界熱量向材料內(nèi)部擴(kuò)散，從而使酚醛復(fù)合材料獲得更好的燒蝕性能。

本發(fā)明涉及的高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，預(yù)浸料重量組成至少包括：

酚醛樹(shù)脂 100固體份

玻璃纖維 90～120份

POSS 5～10份

超支化聚碳硅烷 10～15份

蒙脫土 2～3份

其中：酚醛樹(shù)脂為苯酚-甲醛、甲酚-甲醛；POSS為三硅醇苯基POSS或七苯基三硅醇苯基POSS中的一種；蒙脫土為納米有機(jī)改性蒙脫土。

本發(fā)明涉及的一種高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，預(yù)浸料重量組成至少包括：

酚醛樹(shù)脂 100固體份

玻璃纖維 100～120份

POSS 8～10份

超支化聚碳硅烷 12-15份

蒙脫土 2.5-3份。

本發(fā)明涉及的高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，預(yù)浸料重量組成至少包括：

酚醛樹(shù)脂 100固體份

玻璃纖維 100～115份

POSS 6～9份

超支化聚碳硅烷 10-13份

蒙脫土 2.4-3份。

本發(fā)明涉及的高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，預(yù)浸料重量組成至少包括：

酚醛樹(shù)脂 100固體份

玻璃纖維 90～110份

POSS 5～8份

超支化聚碳硅烷 11-14份

蒙脫土 2.3-2.6份。

本發(fā)明涉及的高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，所述玻璃纖維選自高硅氧玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維、高模量玻璃纖維中的一種或其中幾種的混合體系。

本發(fā)明涉及的高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，所述蒙脫土粒徑不大于100nm。

本發(fā)明涉及的高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料，所述蒙脫土密度不大于2.0g/cm³。

本發(fā)明涉及的一種高溫陶瓷化樹(shù)脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕、耐熱等功能特性，制備工藝簡(jiǎn)單，形成致密的陶瓷層有效的阻止氧化氣氛對(duì)碳層及玻璃纖維的氧化破壞，在保持適宜的力學(xué)性能和較低密度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)抗高溫氧化和高溫粒子流沖刷燒蝕的目的。適用于在2000℃～3000℃燒蝕環(huán)境的高溫、高速粒子流沖刷和氧化破壞的工況。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)技術(shù)方案的限制。任何一種可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方法均構(gòu)成本發(fā)明涉及的技術(shù)方案的一部分。

實(shí)施例一

將10份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(中科院化學(xué)所)充分浸漬90份的BCT高硅氧玻璃纖維短切紗，放入200℃烘箱中處理19min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100份（按固體分計(jì)）的S-157苯酚-甲醛樹(shù)脂、5份三硅醇苯基POSS(美國(guó)Hybrid Plastics公司)與2份TJ-2型納米有機(jī)改性蒙脫土混合，超聲波分散30min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在12MPa下、160℃下固化30分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.023g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.09mm/s，密度為1.63g/cm³。

實(shí)施例二

將12質(zhì)量份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(國(guó)防科技大學(xué))充分浸漬50質(zhì)量份的HMSTM玻璃纖維及50質(zhì)量份HS4高強(qiáng)玻璃纖維，放入200℃烘箱中放置18min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的2126苯酚甲酚甲醛樹(shù)脂、8質(zhì)量份七苯基三硅醇POSS(浙江大學(xué))與3質(zhì)量份KH-V6型納米有機(jī)改性蒙脫土混合，高速攪拌分散40min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在10MPa下、158℃下固化25分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.032g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.08mm/s，密度為1.66g/cm³。

實(shí)施例三

將15質(zhì)量份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(中科院化學(xué)所)充分浸漬110質(zhì)量份的HS4高強(qiáng)玻璃纖維，放入200℃烘箱中放置16min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的SL-1068酚醛樹(shù)脂、10質(zhì)量份七苯基三硅醇POSS(浙江大學(xué))與2.5質(zhì)量份DK2納米有機(jī)改性蒙脫土混合，超聲波分散30min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在14MPa下、162℃下固化28分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.041g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.07mm/s，密度為1.67g/cm³。

實(shí)施例四

將14質(zhì)量份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(國(guó)防科技大學(xué))充分浸漬120質(zhì)量份的GF-8高模玻璃纖維，放入200℃烘箱中放置15min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的SL-1069酚醛樹(shù)脂、9質(zhì)量份七苯基三硅醇POSS(浙江大學(xué))與2.8質(zhì)量份DK5納米有機(jī)改性蒙脫土混合，攪拌分散40min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在15MPa下、162℃下固化30分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.038g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.076mm/s，密度為1.64g/cm³。

實(shí)施例五

將11質(zhì)量份的超支化聚碳硅烷(國(guó)防科技大學(xué))充分浸漬95質(zhì)量份的HT高強(qiáng)高模玻璃纖維，放入250℃烘箱中放置10min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的SL-1069酚醛樹(shù)脂、6質(zhì)量份三硅醇苯基POSS(美國(guó)Hybrid Plastics公司)與2.3質(zhì)量份KH-V6型納米有機(jī)改性蒙脫土混合，攪拌分散40min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在12MPa下、159℃下固化29分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.043g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.071mm/s，密度為1.62g/cm³

實(shí)施例六

將13質(zhì)量份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(中科院化學(xué)所)充分浸漬115質(zhì)量份的ARC15-2400W高強(qiáng)玻璃纖維，放入210℃烘箱中放置20min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的S-157苯酚-甲醛樹(shù)脂、7質(zhì)量份三硅醇苯基POSS(美國(guó)Hybrid Plastics公司)、4質(zhì)量份的聚乙烯醇縮丁醛 與2.4質(zhì)量份TJ-2型納米有機(jī)改性蒙脫土混合，超聲分散40min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在15MPa下、160℃下固化30分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.042g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.071mm/s，密度為1.64g/cm³

實(shí)施例七

將11.5質(zhì)量份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(國(guó)防科技大學(xué))充分浸漬105質(zhì)量份的SW210A-92a玻璃纖維平紋布，放入220℃烘箱中放置20min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的251苯酚-甲醛 酚醛樹(shù)脂、8.5質(zhì)量份三硅醇苯基POSS(美國(guó)Hybrid Plastics公司)與2.6質(zhì)量份KH-V6型納米有機(jī)改性蒙脫土混合，攪拌分散35min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在11MPa下、157℃下固化32分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.039g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.074mm/s，密度為1.62g/cm³

實(shí)施例八

將13.5質(zhì)量份的液態(tài)超支化聚碳硅烷(中科院化學(xué)所)充分浸漬98質(zhì)量份的HS6高強(qiáng)玻璃纖維，放入240℃烘箱中放置20min,取出冷卻至室溫，備用。

將凈含量為100質(zhì)量份的2126苯酚甲酚甲醛樹(shù)脂、9.5質(zhì)量份七苯基三硅醇POSS(浙江大學(xué))與2.5質(zhì)量份TJ-2型納米有機(jī)改性蒙脫土混合，高速攪拌分散30min，用分散后的膠液浸潤(rùn)聚碳硅烷處理后的玻璃玻璃纖維，制成預(yù)浸料。在10下、161℃下固化32分鐘，冷卻至室溫出模，制備成復(fù)合材料，氧-乙炔焰質(zhì)量燒蝕率為0.040g/s，線(xiàn)燒蝕率為0.073mm/s，密度為1.65g/cm³。