[發(fā)明專利]一種環(huán)氧樹脂隔熱復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611046855.3
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN108084654B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許學(xué)偉;柯紅軍;許孔力;王文賓;謝永旺;李麗英;夏雨;嵇培軍;王國勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L63/04;C08K9/00;C08K7/00;C08K3/04;C08K3/34
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本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂隔熱復(fù)合材料及制備方法，包括環(huán)氧樹脂、石墨烯和納米級(jí)云母片，其中，由石墨烯和納米級(jí)云母片構(gòu)成的石墨烯層和云母片層交替鋪層以疊層形式與環(huán)氧樹脂成型，所述的方法包括納米級(jí)云母片的制備、隔熱復(fù)合材料層壓工藝，以及與環(huán)氧樹脂的復(fù)合工藝，通過調(diào)節(jié)石墨烯納米片、云母片的尺寸以及石墨烯和云母片之間的重量比等，利用石墨烯和云母片之間的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)隔熱材料的隔熱性能和力學(xué)性能兼顧，本發(fā)明云母片等制備過程簡(jiǎn)單可靠而且易大量制備、成本低廉，而且各類原料的混合工藝體系成熟而且易操作，最終產(chǎn)物的隔熱性能以及力學(xué)性能優(yōu)良，可以應(yīng)用在各類飛行器的外防護(hù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂隔熱復(fù)合材料及制備方法，特別是涉及多種納米材料的制備方法、各類材料之間的復(fù)合組裝工藝，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高超音速飛行器需要長(zhǎng)時(shí)間以大馬赫數(shù)飛行，其表面需要承受非常高的溫度和非常大的氣流沖擊，為了保障飛行器體內(nèi)元件的正常工作，需要在其表面采用熱防護(hù)系統(tǒng)，并且所采用的隔熱材料需要具有一定的力學(xué)強(qiáng)度。

現(xiàn)有隔熱復(fù)合材料中，氣凝膠是常用的隔熱材料，氣凝膠隔熱效果雖然良好，但其力學(xué)性能較差，無法起到承載作用，而且成本昂貴不利于大面積使用；樹脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、整體成型性好、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種航天航空器，特別是各種飛機(jī)及其動(dòng)力裝置、航天器及其動(dòng)力裝置。然而普通的酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂隔熱效果不佳，目前許多研究將樹脂體系中添加各類無機(jī)隔熱材料能夠增強(qiáng)其隔熱效果，但同時(shí)也導(dǎo)致復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度和抗拉伸強(qiáng)度降低，影響最終的力學(xué)性能，使得隔熱和力學(xué)性能不能兼顧。綜上，亟需開發(fā)一些新型的具有隔熱和承載雙重功能的復(fù)合材料體系，才能達(dá)到飛行器日益發(fā)展所需的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有隔熱材料中力學(xué)和隔熱性能不能同時(shí)兼顧的不足，將納米層狀材料與環(huán)氧樹脂結(jié)合，提供了一種環(huán)氧樹脂隔熱復(fù)合材料，本發(fā)明所致被的復(fù)合材料既具備良好的隔熱性能又兼顧良好韌性能夠承受一定的沖擊壓力。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

一種環(huán)氧樹脂隔熱復(fù)合材料，由環(huán)氧樹脂采用RTM液態(tài)成型技術(shù)浸漬隔熱層制得，其中，所述隔熱層由石墨烯層A和云母片層B構(gòu)成，且隔熱層最外兩層為石墨烯層A，以A-B-A-B-A-B-……-A的疊層方式交替排列。

所述環(huán)氧樹脂為耐高溫環(huán)氧樹脂，可選自萘骨架環(huán)氧樹脂、二苯型環(huán)氧樹脂、二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂中的任一種，優(yōu)選萘骨架環(huán)氧樹脂，含萘結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂的分子呈平面構(gòu)造，這種分子之間易于相互發(fā)生作用，構(gòu)成“堆積效果”stacking)的構(gòu)形，分子鏈活動(dòng)有嚴(yán)格的約束性，而且，萘環(huán)縮合多芳香族結(jié)構(gòu)，抑制了樹脂同化物主鏈分子的自由活動(dòng)，受熱時(shí)樹脂膨脹系數(shù)小。

進(jìn)一步地，所述萘骨架環(huán)氧樹脂的吸水率為1.7～2.5％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為160～180℃，150℃下的熔融粘度為5～10，上述條件下的萘骨架環(huán)氧樹脂熔融粘度不高，RTM液態(tài)成型工藝中，其能夠與石墨烯涂層以及云母片涂層更好的粘合形成無空隙的層狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述萘骨架環(huán)氧樹脂包括NC-7000、X-N線性萘酚酚醛環(huán)氧樹脂，ESN-185，優(yōu)選為NC-7000。

所述石墨烯為多層氧化石墨烯納米片，其平面直徑尺寸為0.1～10微米，厚度為2～15納米，平面直徑尺寸優(yōu)選為2～5微米，厚度優(yōu)選為5～10納米，如果石墨烯尺度偏小，其最終隔熱復(fù)合材料的韌性達(dá)不到抗沖擊要求；如果石墨烯尺度偏大，則在石墨烯噴射工藝中容易發(fā)生團(tuán)聚，進(jìn)而將噴射槍槍口堵塞。