[發(fā)明專利]一種疊層樹脂填充混雜復(fù)合材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310412090.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN103722783A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳照峰;余盛杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太倉(cāng)派歐技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): B32B1/08
• 分類號(hào): B32B1/08;B32B3/24;B32B9/04;B32B27/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種樹脂基與陶瓷基混雜復(fù)合材料，特別是涉及一種疊層樹脂填充混雜復(fù)合材料。

背景技術(shù)

碳／碳(以下簡(jiǎn)稱C／C)復(fù)合材料因其具有低密度及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，特別是高溫下力學(xué)性能不降反升的特性，使其成為先進(jìn)飛行器的熱結(jié)構(gòu)件的首選材料。然而，C／C復(fù)合材料高溫下極易氧化，氧化會(huì)使其孔隙增大、結(jié)構(gòu)弱化、導(dǎo)致強(qiáng)度和其他機(jī)械性能的迅速降低，并且氧化失重1％，其強(qiáng)度下降達(dá)10％，而且在極端環(huán)境中(如高沖質(zhì)比的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯材料、導(dǎo)彈鼻錐等)C／C復(fù)合材料則不具有所需的抗高溫?zé)g能能力。因此，C／C復(fù)合材料的高溫防氧化燒蝕問題是實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。為此通過綜合碳纖維優(yōu)異的力學(xué)性能與陶瓷基體良好的熱、化學(xué)穩(wěn)定性，制備出一種將熱防護(hù)、結(jié)構(gòu)承載和抗氧化相結(jié)合的新型功能一體化復(fù)合材料。對(duì)于防氧化問題，通過制備SiC涂層來實(shí)現(xiàn)，SiC是優(yōu)秀的抗氧化材料，具有良好的抗氧化作用，生成的SiO₂是已知的最抗氧化的材料，來保護(hù)C／C復(fù)合材料在高溫時(shí)不被外界環(huán)境氧化。而耐高溫問題，通過結(jié)合酚醛樹脂基復(fù)合材料來改善，酚醛樹脂耐熱性好，能耐瞬時(shí)超高溫，而且經(jīng)過改性的酚醛樹脂其耐高溫性能更加優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于耐熱燒蝕材料。并且其原料充足，價(jià)格便宜。

申請(qǐng)?zhí)枮?01310007876.4的中國(guó)專利公開了一種低密度炭／炭復(fù)合材料C／SiC復(fù)合涂層及其制備工藝，該復(fù)合涂層由內(nèi)封孔層和外涂層兩部分組成；所述內(nèi)封孔層由以下重量百分比的原料制成；碳化硅粉10％～60％，硅粉1％～25％，石墨粉0.05％～8％，聚丙烯腈研磨碳纖維1％～10％，硅溶膠40％～80％；所述外涂層由以下重量百分比的原料制成：碳化硅粉10％～30％，樹脂40％～60％，稀釋劑30％～70％，固化劑1％～6％。本發(fā)明還包括所述低密度炭／炭復(fù)合材料C／SiC復(fù)合涂層的制備工藝。本發(fā)明之低密度炭／炭復(fù)合材料C／SiC復(fù)合涂層具有較好抗氧化能力，涂層與基體材料的結(jié)合力好，表面致密，無裂紋產(chǎn)生，無落粉現(xiàn)象。

申請(qǐng)?zhí)枮?00910022719.4的中國(guó)專利公開了一種碳／碳復(fù)合材料防氧化涂層的制備方法，將經(jīng)過處理的C／C復(fù)合材料包埋于粉料中，放入石墨坩堝內(nèi)，在1800～2200℃進(jìn)行1～3小時(shí)處理，利用超音速等離子噴涂設(shè)備將MoSi₂粉料噴涂到具有SiC過渡層的C／C復(fù)合材料表面，將制備有SiC／MoSi₂涂層的C／C復(fù)合材料放入高溫爐內(nèi)，在1200～1400℃進(jìn)行熱處理2～6小時(shí)。該方法制備得到的C／C復(fù)合材料在1650℃以上靜態(tài)空氣中防氧化時(shí)間由現(xiàn)有技術(shù)的200小時(shí)提高到300～400小時(shí)。

上述兩種制備方法制備的復(fù)合材料改善了C／C復(fù)合材料的抗氧化性能，但高溫防護(hù)問題并未解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種疊層樹脂填充混雜復(fù)合材料，其特征在于所述的復(fù)合材料為空心圓管狀，由兩層不同的復(fù)合材料組成，內(nèi)襯為多孔C／C復(fù)合材料，外殼為C／SiC陶瓷基復(fù)合材料，在多孔C／C復(fù)合材料內(nèi)側(cè)含有一定量樹脂。多孔C／C復(fù)合材料中基體C與C／SiC復(fù)合材料中C纖維有一層熱解C界面或ZrO₂、BN界面。

本發(fā)明所述的多孔C／C復(fù)合材料內(nèi)襯是由CVI法制備得到，孔隙率為15～35％，增強(qiáng)相碳纖維布體積分?jǐn)?shù)為30～45％，是本發(fā)明疊層樹脂填充混雜復(fù)合材料的基材。

本發(fā)明所述的樹脂為改性酚醛樹脂，其耐熱性好，能耐瞬時(shí)超高溫，厚度為2～4mm，占多孔C／C復(fù)合材料內(nèi)襯厚度的10～20％。

本發(fā)明所述的外殼為C／SiC陶瓷基復(fù)合材料是以碳化硅基體，二維碳纖維布為增強(qiáng)相。碳纖維布體積分?jǐn)?shù)為30～45％，采用化學(xué)氣相浸滲法制備得到，厚度為1～3mm。C／SiC陶瓷基復(fù)合材料在C／C復(fù)合材料外側(cè)，有效提高了C／C復(fù)合材料的抗氧化性能。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)：①基材C／C復(fù)合材料多孔結(jié)構(gòu)有隔熱作用，且復(fù)合結(jié)構(gòu)材料整體質(zhì)量較輕；②酚醛樹脂價(jià)格便宜，復(fù)合結(jié)構(gòu)材料成本低；③外層C／SiC陶瓷基復(fù)合材料為基材C／C復(fù)合材料起氧化保護(hù)作用，填充樹脂提高材料整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為疊層樹脂填充混雜復(fù)合材料縱向截面圖

圖示10為多孔C／C復(fù)合材料；20為C／SiC復(fù)合材料；30為酚醛樹脂