[发明专利]一种可轻微陶瓷化反应的树脂及其复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种可轻微陶瓷化反应的树脂及其复合材料制备方法，该树脂含有以下重量份的组分：耐高温树脂50‑70份，无机微纳粉体5‑50份，稀释剂20‑40份，硅烷偶联剂0.5‑5份。本发明采用低熔点无机物和热碳反应物来实现不同温度段的可轻微陶瓷化反应，同时使用微纳颗粒并采用高能球磨的方法将无机物与耐高温树脂进行杂化，改善粉体在树脂中的沉降性，使树脂具有很好的工艺性，可实现液体模塑成型和纤维预浸料的应用。本发明的可轻微陶瓷化反应树脂可根据设计需求控制树脂陶瓷化反应程度，使其纤维增强复合材料在受到高温烧蚀时，既能发生微量烧蚀，吸收带走一部分热量，降低材料的内部温度，且表面又可发生轻微陶瓷化反应形成陶瓷保护层阻止材料的进一步烧蚀。

技术领域

本发明涉及耐高温树脂材料领域，具体是涉及一种可轻微陶瓷化反应的树脂及其复合材料制备方法。

背景技术

随着航天技术的飞速发展，新型空天飞行器不仅要以较高马赫数(5马赫以上)长时间在大气层内飞行，而且还需要在飞行过程中保持相对稳定的外形，保持良好的气动性能。严酷的气动热环境对航天器材及结构提出了更高的要求，一方面要求防热材料能耐更高的温度，具有良好的抗烧蚀能力，以满足气动外形的要求；另一方面要求防热材料具有低导热、大比热的等热性能要求。

可瓷化聚合物基防热材料，如中国专利文献CN 102675822 A公开了一种可陶瓷化的碳基聚合物复合材料及其制备方法，采用碳基树脂、纤维增强材料、耐高温偶联剂、铝硅酸盐矿物质粉末和非氧化物陶瓷粉末混合压制成型。这种防热材料具有工艺简单、成本低，耐烧蚀性能好等优点，但由于无机填料含量过高，填料与树脂相容性差、易沉淀，影响了树脂的综合性能。本发明所述的一种可轻微陶瓷化反应的树脂及其复合材料，提出了“轻微陶瓷化”的理念，树脂在受高温时发生裂解并与热碳反应物反应形成轻微陶瓷化结构，提高树脂的耐热性，同时树脂受到的轻微烧蚀可吸收一部分热量，降低材料内部的热量传递效率。可轻微陶瓷化反应的树脂可根据设计需求控制树脂陶瓷化反应程度，打通了瓷化树脂与非瓷化树脂材料的界限，使烧蚀材料可根据瓷化程度进行设计。

本发明与中国专利文献CN 102675822 A公开的一种可陶瓷化的碳基聚合物复合材料及其制备方法具有如下区别：

1.本发明所述的可轻微陶瓷化反应的树脂，可陶瓷化反应物采用的是低熔点化合物和热碳反应物的混合物，并进行微量化设计控制瓷化反应程度，提高了耐高温树脂的耐热性，同时允许树脂存在轻微烧蚀，从而吸收一部分热量，降低材料内部的热量传递效率。这与中国专利文献CN 102675822 A公开的可陶瓷化碳基聚合物复合材料相比具有本质区别。

2.中国专利文献CN 102675822 A公开的一种可陶瓷化的碳基聚合物复合材料制备方法是直接加入陶瓷填料在高温下形成陶瓷结构；本发明是通过添加热碳反应物，在高温下段热碳反应物与部分残碳发生反应从而形成陶瓷相，与中国专利文献CN 102675822 A公开的可陶瓷化碳基聚合物复合材料相比具有本质区别。

3.中国专利文献CN 102675822 A公开的一种可陶瓷化的碳基聚合物复合材料制备方法，树脂中无机填料含量过高，填料与树脂相容性差、易沉淀，影响了树脂的综合性能；而本发明采用机械力化学法将低熔点无机物和热碳反应物与树脂杂化形成体系均一的杂化树脂，解决了粉体沉淀的问题，改善了树脂的工艺性，并可实现液体模塑成型工艺。

4.本发明与中国专利文献CN 102675822 A公开的一种可陶瓷化的碳基聚合物复合材料相比，采用的是具有微纳结构的可陶瓷化反应物，可改善树脂浸渍的工艺性，同时提高纤维增强复合材料的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术提供一种可轻微陶瓷化反应的树脂及其复合材料，在较高温度下形成轻微陶瓷化结构，满足很好的耐烧蚀性能的同时降低材料内部的热量传递效率。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的一种可轻微陶瓷化反应的树脂，含有以下重量份的组分：