[發明專利]一種可陶瓷化酚醛樹脂及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010179981.6
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111349306A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 石敏先;戈端;黃志雄;丁杰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L61/14
• 分類號: C08L61/14;C08K3/22;C08K3/34;C08K3/38;C08K3/14;C08J3/09
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明提供了一種可陶瓷化酚醛樹脂，由包括以下質量份數的原料制備得到：酚醛樹脂100份，可陶瓷化組分10～50份和溶劑10～30份。本發明提高的可陶瓷化酚醛樹脂利用溶劑調節可陶瓷化酚醛樹脂的黏度，不僅避免樹脂體系粘度過高，對纖維浸潤性差的問題，還避免了大量溶劑的存在導致材料孔隙率升高的問題，提高了材料的耐燒蝕性能；在高溫條件下使用時，配方中酚醛樹脂會發生碳化，可陶瓷化組分能夠與碳化后的酚醛樹脂發生可陶瓷化反應生成陶瓷相，進一步提高材料的耐燒蝕性能。實施例的實驗結果表明，本發明提供可陶瓷化酚醛樹脂體系的黏度在1000～8000Pa·s，可陶瓷化樹脂復合材料的氧乙炔線燒蝕率≤0.033mm/s。

技術領域

本發明屬于耐燒蝕技術領域，具體涉及一種可陶瓷化酚醛樹脂及其制備方法和應用。

背景技術

可陶瓷化酚醛樹脂基復合材料具有高殘炭率、耐燒蝕、耐高溫的優異性能，在高溫環境下生成致密的碳化層，能提高復合材料的服役溫度，被廣泛的應用于航天、航空等國防軍事領域。

陶瓷化樹脂基復合材料中大型制品大多數采用預浸料-熱壓罐固化成型工藝。預浸料是指用樹脂在嚴格控制的條件下浸漬連續纖維或織物，制成樹脂基體與增強體的組合物，一般是由樹脂和纖維預制體組成。樹脂的性能直接影響著預浸料的性能，進而影響著樹脂基復合材料的性能。

酚醛樹脂以其合成工藝簡單、生產成本低、耐熱性好等優點在耐燒蝕樹脂基復合材料領域備受關注，但其在高溫環境易氧化分解，限制了酚醛樹脂的大規模應用。在基體樹脂中引入無機元素如硼、鉬等，可以改善樹脂熱分解溫度和樹脂的殘碳率。因此，無機元素改性樹脂基體被廣泛的應用在耐燒蝕材料領域。向酚醛樹脂中加入可陶瓷化粉末，可以合成可陶瓷化酚醛樹脂。

但基于目前的研究，制備的可陶瓷化酚醛樹脂存在以下問題：可陶瓷化樹脂體系粘度過高，導致對纖維浸潤性差，且耐燒蝕性能差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可陶瓷化酚醛樹脂及其制備方法和應用。本發明提供的可陶瓷化酚醛樹脂粘度低，且耐燒蝕性能好。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：本發明提供了一種可陶瓷化酚醛樹脂，由包括以下質量份數的原料制備得到：酚醛樹脂100份，可陶瓷化組分10～50份和溶劑10～30份。

優選地，所述酚醛樹脂包括熱固性酚醛樹脂，所述酚醛樹脂的黏均分子量為300～800。

優選地，所述熱固性酚醛樹脂包括鎂酚醛樹脂、鋇酚醛樹脂和硼酚醛樹脂中的至少一種。

優選地，所述可陶瓷化組分包括氧化鋯、碳化硅、氮化硅、硼化鈦和硅化鋯中的至少一種。

優選地，所述可陶瓷化組分的粒徑為1～20μm。

優選地，所述溶劑包括氯仿、丙酮、乙醇和四氫呋喃中的至少一種。

本發明還提供了上述技術方案所述可陶瓷化酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)將可陶瓷化組分與酚醛樹脂混合，得到可陶瓷化樹脂膠液；

(2)將所述步驟(1)得到的可陶瓷化樹脂膠液與溶劑混合，得到可陶瓷化酚醛樹脂。

優選地，所述步驟(1)中酚醛樹脂在與可陶瓷化組分混合前還包括干燥處理。

優選地，所述步驟(2)得到的可陶瓷化酚醛樹脂的黏度為1000～4000mPa·s。

本發明還提供了上述技術方案所述可陶瓷化酚醛樹脂或按照上述技術方案所述制備方法制備的可陶瓷化酚醛樹脂在可陶瓷化酚醛樹脂基復合材料中的應用。