[發(fā)明專利]一種耐高溫樹脂基一體化復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011182268.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112341930B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪俊;馮晶;利建雨;陳琳;王峰;李振軍;朱文斌
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西天璇涂層科技有限公司
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D163/00;C09D5/00;C09D7/61;C09D7/62;C09D1/00
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種耐高溫樹脂基一體化復(fù)合材料及其制備方法，包括鋼基體，所述鋼基體上依次沉積有金屬粘接層、RETaO₄陶瓷涂層和耐高溫樹脂層，所述耐高溫樹脂層的原料包括無機(jī)填料、改性樹脂膠體和添加劑，所述無機(jī)填料包括氧化鋁、碳化硼、玻璃粉、RETaO₄陶瓷粉末、高鋁酸鹽水泥、膨脹珍珠粉和陶瓷纖維，所述改性樹脂膠體包括有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂、二甲苯和二氧化硅氣凝膠。本發(fā)明制備的復(fù)合材料的涂層密度小、熱導(dǎo)率低，使得該材料的隔熱性能優(yōu)良，能夠在1700℃以上高溫下使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐高溫樹脂基一體化復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

火箭發(fā)動機(jī)通常采用有機(jī)涂層進(jìn)行殼體外部防熱，可有效防止發(fā)動機(jī)在大氣層內(nèi)飛行過程中，因“氣動加熱”而產(chǎn)生的熱燒蝕，確保發(fā)動機(jī)正常工作，新一代發(fā)動機(jī)要求此類涂層具有良好的耐熱、隔熱、力學(xué)、使用壽命長等性能要求時，需要降低涂層密度，進(jìn)一步降低涂層熱導(dǎo)率，提高熱膨脹系數(shù)。

樹脂基復(fù)合材料具有現(xiàn)代飛機(jī)所需的重要特性，如較高的比強(qiáng)度、比模量、尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)異的耐腐蝕性能、耐磨性、介電性能、電絕緣性能和綜合力學(xué)性能以及性能的可設(shè)計和成形工藝多樣性等，因而在航空工業(yè)上獲得了廣泛的應(yīng)用。

中國航空制造技術(shù)研究院報道了一種高溫固化阻燃環(huán)氧樹脂體系復(fù)合材料，該樹脂可以在150～180℃完全固化，可以用于具有阻燃要求的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件；張利軍等報道了一種彈性低密度耐高溫隔熱涂層，該涂層密度為0.62g/cm³，熱導(dǎo)率為0.18W/(m.K)^-1，在401℃時DSC失重率僅為6.6％，采用1.0mm涂層時，殼體與涂層界面溫度最高為77.3℃，殼體背溫度最高為44.5℃；董柳杉等報道了一種新型陶瓷用耐高溫膠粘劑的研制與性能研究，制備的耐高溫膠粘劑可使Al₂O₃陶瓷接頭在經(jīng)過高溫處理后，剪切強(qiáng)度達(dá)到9.68MPa，失效模式為混合失效模式。

根據(jù)相關(guān)報道，目前樹脂基材料作為涂層其使用溫度均不超過500℃，因此如何提高樹脂基復(fù)合材料的使用溫度依舊是目前研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種耐高溫樹脂基一體化復(fù)合材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中如何提高樹脂基復(fù)合材料使用溫度的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種耐高溫樹脂基一體化復(fù)合材料，包括鋼基體，所述鋼基體上依次沉積有金屬粘接層、RETaO₄陶瓷涂層和耐高溫樹脂層，所述耐高溫樹脂層的原料包括無機(jī)填料、改性樹脂膠體和添加劑，所述無機(jī)填料包括氧化鋁、碳化硼、玻璃粉、RETaO₄陶瓷粉末、高鋁酸鹽水泥、膨脹珍珠粉和陶瓷纖維，所述改性樹脂膠體包括有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂、二甲苯和二氧化硅氣凝膠。

本技術(shù)方案的技術(shù)原理和效果在于：

1、本方案中稀土鉭酸鹽RETaO₄的加入，可以降低涂層材料的熱導(dǎo)率，提高涂層材料的機(jī)械性質(zhì)，抗燒蝕性能；膨脹珍珠粉是一種低密度，低熱導(dǎo)隔熱材料，可有效降低材料的熱導(dǎo)率，陶瓷纖維在進(jìn)一步降低熱導(dǎo)率的同時可有效提高材料的柔韌性；二氧化硅氣凝膠的加入可以改善涂層材料密度，得到輕質(zhì)，抗燒蝕的防護(hù)涂層材料。高鋁酸鹽水泥是一種耐火材料和膠結(jié)材料，可有效提高材料的耐火隔熱性能及與材料的膠結(jié)性能，同時，高鋁酸鹽水泥和玻璃粉生成玻璃相陶瓷，可有效提高材料的隔熱性能。

2、本方案得到的耐高溫樹脂層，在高溫環(huán)境下，碳化硼的加入促進(jìn)了材料的陶瓷化，與有機(jī)物分解產(chǎn)生的碳單質(zhì)發(fā)生還原和吸熱反應(yīng)，帶走和降低涂層溫度，同時硅環(huán)氧樹脂和陶瓷化粉末發(fā)生一系列的反應(yīng)，生成陶瓷層，從而阻止聚合物高溫裂解的損耗及揮發(fā)物的逸出，阻隔外界熱量在材料內(nèi)部傳遞，起到保護(hù)內(nèi)部材料的作用。