[發明專利]一種改性樹脂氣相沉積法制備樹脂基復合材料熱防護結構的方法

有效

• 申請號: 201210163731.9
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102658261A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 陳輝;吳宏博;張淑萍;于柏峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱玻璃鋼研究院
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D3/00;B05D3/10;C08J7/04;C09D163/00;C09D7/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及一種樹脂基復合材料熱防護結構的制備方法。

背景技術

當前樹脂基復合材料基體中普遍應用的聚酯樹脂、環氧樹脂、雙馬樹脂、聚酰亞胺樹脂甚至氰酸酯樹脂，適用溫度不超過400℃，已經遠不能夠滿足超高溫、強沖刷、短時程的空氣動力學燒蝕的實際工況，造成現行樹脂基復合材料基體發生裂解反應和結構的急速破壞，并喪失結構特性，從而失去樹脂基復合材料在這一特定領域的應用前景。

發明內容

本發明的目的是要解決現有樹脂基復合材料不能夠滿足超高溫、強沖刷及短時程的空氣動力學沖刷燒蝕的問題，而提供一種改性樹脂氣相沉積法制備樹脂基復合材料熱防護結構的方法。

一種改性樹脂氣相沉積法制備樹脂基復合材料熱防護結構的方法，具體是按以下步驟完成的：

一、樹脂基復合材料基材表面處理：采用噴砂方式或80#砂紙均勻打磨樹脂基復合材料基材表面，然后采用丙酮清洗2～4次，再采用乙酸乙酯清洗清洗2～4次，干燥至恒重即得到表面處理后的樹脂基復合材料基材；二、調配改性樹脂：在攪拌速度為40r/min～80r/min下將三官能團環氧樹脂、固化劑、改性劑、促進劑和分散劑攪拌均勻，然后在攪拌速度為40r/min～80r/min下加入稀釋劑，稀釋至粘度為19m²/s～25m²/s為止，即得到改性樹脂；三、噴涂沉積：將步驟二得到的改性樹脂加入到噴涂機中，在壓力為0.2MPa～0.5MPa、沉積速率為0.1mm/min～0.2mm/min的條件下將步驟二制備的改性樹脂均勻噴涂到步驟一得到的表面處理后樹脂基復合材料基材表面，沉積8min～12min，即得到厚度為1.5mm～2.5mm改性樹脂熱防護結構層的待固化材料；四、固化：以升溫速度為8℃/min～12℃/min將步驟三制備的厚度為1.5mm～2.5mm改性樹脂熱防護結構層的待固化材料從室溫升溫至75℃～85℃，并在75℃～85℃下恒溫固化8min～12min，然后繼續以升溫速度為8℃/min～12℃/min升溫至135℃～145℃，并在135℃～145℃恒溫固化8min～12min，然后繼續以升溫速度為8℃/min～12℃/min升溫至160℃～170℃，并在160℃～170℃下固化25min～35min，自然冷卻至20℃～60℃后，即得到改性樹脂氣相沉積法制備樹脂基復合材料熱防護結構；步驟二中所述的三官能團環氧樹脂與固化劑的質量比為100∶(10～15)；步驟二中所述的三官能團環氧樹脂與改性劑的質量比為100∶(100～120)；步驟二中所述的三官能團環氧樹脂與促進劑的質量比為100∶(5～10)；步驟二中所述的三官能團環氧樹脂與分散劑的質量比為100∶(5～10)。

本發明的優點：一、本發明采用氣相沉積法將改性樹脂成功附著在樹脂基復合材料表面，形成熱防護結構，突破了當前樹脂基復合材料基體中普遍應用的聚酯樹脂、環氧樹脂、雙馬樹脂、聚酰亞胺樹脂甚至氰酸酯樹脂，適用溫度不超過400℃，已經遠不能夠滿足超高溫、強沖刷、短時程的空氣動力學燒蝕的實際工況，造成現行樹脂基復合材料基體發生裂解反應和結構的急速破壞，并喪失結構特性，從而失去樹脂基復合材料在這一特定領域的應用前景；二、本發明解決了在滿足和發揮樹脂基復合材料結構性能可設計、成型工藝簡便等傳統優勢的基礎上，很好地解決了耐高溫抗沖刷樹脂基體材料的選擇及成型工藝，大大提高其耐高溫性和抗沖刷性，經過模擬試驗驗證和實際工況考核，改性樹脂與基體材料的界面性能優良，氣相沉積工藝實施過程穩定受控，熱防護效能明顯提高，能夠經歷1000℃及以上高溫爆炸顆粒氣流的多次沖刷，已成為結構功能一體化復合材料制品熱防護結構制備過程的關鍵環節；三、本發明制備的帶有熱防護結構樹脂基復合材料，能滿足強沖刷及短時程的空氣動力學沖刷燒蝕；且熱防護結構以分子鍵和化學鍵附著在樹脂基復合材料的表面，在強沖刷和短時程的空氣動力學沖刷燒蝕的情況下熱防護結構不會與樹脂基復合材料分離。

具體實施方案

具體實施方式一：本實施方式是一種改性樹脂氣相沉積法制備樹脂基復合材料熱防護結構的方法，具體是按以下步驟完成的：