[发明专利]抗激光复合树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合树脂及其制备方法。

背景技术

激光技术在军事领域的广泛应用使现代战场充斥着各种激光威胁，特别是高能激光武器即将投入实战，它的出现使得导弹、飞机、卫星等空中目标面临直接被摧毁的危险，特别是易受攻击的部位，如导弹的导引头整流罩、飞机雷达的天线罩、卫星上各类传感器的光学窗口等部位。树脂基复合材料是用于制造这些部位的关键材料，而基体树脂的抗激光特性的优劣是决定复合材料抗激光特性高低的关键。因此，具有抗激光特性的新型树脂及其制备方法的研制具有重要的意义。

在抗激光复合材料方面，已取得了一系列科研成果，代表性的体系是抗激光氧化铝纤维增强陶瓷基复合材料、碳和碳化硅纤维增强的氧化硅和氧化钛复合材料等。在题为“SiC精细陶瓷抗激光加固材料的研究”([J]兵器材料科学与工程Vol.24 No.139-43)一文中，公开了一种以聚碳硅氧烷为前驱体，制备SiC精细陶瓷抗激光加固材料的方法，克服了SiC材料的传统制备方法中所存在的工艺性差的缺点。

在抗激光树脂基复合材料方面，人们主要通过改变材料的结构形式来制备抗激光材料，取得了较好的效果。如将复合材料设计为夹层结构，即在两层防热层(由酚醛树脂、环氧树脂等构成)之间配置一个抗激光辐射层，该层由浸渍树脂的碳纤维和重金属构成，重金属可以是粉末或颗粒，以钨为好。由此可见，无论是对防热层还是对抗激光层而言，树脂都是其主要组成。然而，一般的复合树脂存在着层间剪切强度低等缺陷，力学性能受到了一定的影响。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种具有优异的力学、隔热、耐高温和烧蚀性能，且制备工艺简单的抗激光复合树脂及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：提供一种抗激光复合树脂，它由热固性树脂及其固化剂、片状铝粉和陶瓷晶须组成。

上述复合树脂按重量计，由100份热固性树脂及其固化剂、1～70份片状铝粉和1～70份陶瓷晶须组成。

其中，所述的陶瓷晶须为碳化硅、氮化硅、氮化钛、氧化铝、氮化铝、氧化锆、碳化钛、钛酸钾或硼酸铝。

一种抗激光复合树脂的制备方法，按重量计，在100份热固性树脂及固化剂中加入1～70份陶瓷晶须和1～70份片状铝粉，经充分混合，得到抗激光复合树脂。

由于陶瓷晶须不仅具有优良的耐高温特性和烧蚀性能，而且具有优异的力学性能，特别是其在材料厚度方向的排列，可以起到类似“铆钉”的加强作用，因此，本发明制得的复合树脂有效地解决了纤维复合材料常出现的层间剪切强度低的问题。另一方面，采用片状铝粉，可以有效发挥其阻隔作用，有效隔热。因此，与现有技术相比，本发明制得的抗激光复合树脂具有突出的性能综合优势。

附图说明

图1是按本发明实施例1技术方案制备的抗激光复合树脂的SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述：

实施例1：

硼酸铝陶瓷晶须在120℃下烘干处理4小时，将10wt％的晶须倒入表面处理剂γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的丙酮溶液中，用高速均质搅拌机搅拌均匀，室温晾置8小时后，在80～90℃下烘干2小时，将表面处理过的硼酸铝晶须干燥密闭贮存备用。

在附有温度计、搅拌器、通氮口的三口烧瓶中加入100g双酚A型环氧树脂(E51)，加热到80℃使之成为低粘度液体，加入30g经上述方法处理后的硼酸铝晶须和42g片状铝粉，充分搅拌混合20分钟，冷至室温后，再加入3g固化剂咪唑，搅拌均匀，即得抗激光复合树脂。

在本发明技术方案中，固化剂的用量参照常规方案视树脂种类而定。陶瓷晶须、片状铝粉也可不进行表面处理而直接使用。

将制得的复合树脂按照如下工艺条件进行固化处理：80℃/2h+110℃/2h+150℃/2h+180℃/2h，得到固化的复合树脂。采用CO₂激光器对已固化复合树脂进行辐照试验(辐照参数为工作波长10.6μm，光斑直径2mm，激光功率35W，激光强度≈1114Wcm^-2，辐照时间4s)，复合树脂的质量烧蚀率为0.0046g/s。用100g双酚A型环氧树脂(E51)和3g固化剂咪唑组成的E51/咪唑树脂按照相同工艺固化，并进行相同的激光辐照实验，该树脂的质量烧蚀率为0.189g/s。对比实验表明，本发明提供的抗激光复合树脂具有优良的耐烧蚀性能。