[发明专利]一种梯度密度树脂复合材料预制体制备方法

说明书

本发明涉及一种梯度密度树脂复合材料预制体制备方法，属高超声速飞行器烧蚀防热材料技术领域。本发明是将制备的非瓷化树脂溶液和微瓷化树脂溶浆分别摊铺在石英纤维机织布，经烘干后分别制成a型微瓷化预浸料、b型非瓷化预浸料、c型非瓷化预浸料和d型非瓷化预浸料，然后在铺层缝合工装的成型腔内摊铺各预浸料；采用抽真空压实的方法，制得梯度密度复合材料成品。本发明制备的梯度密度材料在平面组成上划分了若干层，各层材料之间均匀过渡，从而消除了界面问题，实现了高超声速飞行器热防护系统表层抗烧蚀、抗剪切，内层低密度、高效隔热和中间层缓冲过渡的要求，满足了高超声速飞行器防热系统的轻质、低烧蚀和高效隔热的要求。

技术领域

本发明涉及一种梯度密度树脂复合材料预制体制备方法，属高超声速飞行器烧蚀防热材料技术领域。

背景技术

高超声速飞行器在稠密大气层内飞行时，承受高焓、中低热流和长航时的气动加热环境。传统的烧蚀防热材料因在该热环境条件下无法充分发挥烧蚀吸热的优势，且由于材料的热导率和密度偏大，导致不能满足高超声速飞行器防热系统的轻质、低烧蚀和高效隔热的要求。

梯度密度复合材料是一种新型的烧蚀防热材料。它是一种功能与结构在空间成连续变化的材料，由表层防热材料、内层隔热材料和中间过渡层材料组成。其中，表层是由近零烧蚀、抗剪切的致密防热材料构成；内层是由低密度、低热导率的疏松隔热材料构成；中间过渡层是由热物性参数与表层和内层起较好连续过渡的缓冲材料构成。但是，梯度密度材料在平面组成上划分了若干层，若不能采取科学合理的方法使梯度密度材料功能和性能呈现合理梯度变化，会导致界面问题，严重时会使采用该种新型材料制造的防热系统失效而带来灾难性的后果。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种能使梯度密度材料功能和性能呈现合理梯度变化，且能消除界面问题的梯度密度树脂复合材料预制体的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种梯度密度树脂复合材料预制体的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1）、用酒精对硼酚醛和钡酚醛进行溶解，得到非瓷化树脂溶液（浆），其中酒精、硼酚醛和钡酚醛各组分的质量比为： 1.0:1.0~1.1:0.8~1.0溶解完成后在室温下搅拌均匀，直至溶液（浆）无沉淀颜色均匀；即，得到的非瓷化树脂溶液（浆）中不允许存在沉淀物或其他可见异物，备用。

2）、按非瓷化树脂溶液：氮化硼128.8:8.0~8.5的质量比，往非瓷化树脂溶液中加入氮化硼（市售），然后在室温下搅拌均匀，直至无大团积聚，得到微瓷化树脂溶浆，即，在得到的微瓷化树脂溶浆中不允许存在团聚颗粒或其他可见异物；备用；

3）、将a型高密度2.5D石英纤维机织布放到特制的预浸料平台上铺平，按石英纤维机织布：微瓷化树脂溶浆1:1.30~1.50的质量比，将步骤2）得到的微瓷化树脂溶浆倒在石英纤维机织布上后，用推辊把微瓷化树脂溶浆摊开使其在石英纤维机织布分散均匀，然后将预浸料平台加热，使其在温度75℃~85℃、时间4h~6h的条件下对石英纤维机织布进行加热烘干，制得a型微瓷化预浸料；然后将a型微瓷化预浸料在室温、时间为12h~24 h条件下进行晾置处理，以降低预浸料的微瓷化树脂的粘性，使其不沾手即可；

4）、将b型普通密度2.5D石英纤维机织布放到特制预浸料平台上铺平，按石英纤维机织布：非瓷化树脂溶液1:1.30~1.40的质量比，将步骤1）得到的非瓷化树脂溶液倒在石英纤维机织布上后，用推辊把微瓷化树脂溶液摊开使其在石英纤维机织布分散均匀，然后将预浸料平台加热，使其在温度75℃~85℃、时间4h~6h的条件下对石英纤维机织布进行加热烘干，得b型非瓷化预浸料；再将b型非瓷化预浸料在室温、时间为12~24 h条件下进行晾置处理，以降低预浸料的微瓷化树脂粘性，使其不沾手即可；