[发明专利]一种抗烧蚀轻质承载盖板及其制备方法

说明书

本发明提出一种抗烧蚀轻质承载盖板及其制备方法。盖板采用三层结构，最内层为高韧性结构承载层，最外层为热防护抗烧蚀层，热防护抗烧蚀层和高韧性结构承载层之间采用耐高温硅橡胶进行粘接。本发明采用热防护抗烧蚀层与高韧性结构承载层相互配合，且热防护层采用抗烧蚀纤维布增强酚醛树脂体系，高韧性结构承载层采用碳纤维增强改性双马树脂体系，在保证耐烧蚀和高力学性能的基础上，有效的降低了盖板的整体重量。

技术领域

本发明涉及一种抗烧蚀轻质承载盖板及其制备方法，属于耐烧蚀复合材料技术领域。

背景技术

航天飞行器发动机喷管点火瞬间会产生高温火焰和燃烧气流，使得发动机周围温度高达3000℃～4000℃左右，通常会在发动机上安装抗烧蚀软裙材料子使得温度有效降低，即使如此，当温度传递到尾舱盖板上也有接近700℃左右的高温，如此高的温度会损坏舱体内部的设备。

传统飞行器舱体盖板主要采用金属材料，并在金属材料表面加上抗烧蚀涂层，利用烧蚀层防热，金属层提供承载来协同实现。然而金属材料密度大，不利于高飞行速度、远航程和高有效载荷的需求。传统单一的结构树脂基复合材料又通常难以在高的温度下使用，因此飞行器舱体盖板的更新升级一直受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种抗烧蚀轻质承载盖板及其制备方法。

本发明的技术解决方案：

一种抗烧蚀轻质承载盖板，包括最外层的热防护抗烧蚀层、最内层的高韧性结构承载层和中间层的耐高温粘接层，所述热防护抗烧蚀层为耐烧蚀纤维布增强酚醛树脂材料，所述高韧性结构承载层为高性能工程塑料改性双马树脂体系碳纤维材料。

进一步地，所述热防护抗烧蚀层采用的耐烧蚀纤维布酚醛树脂材料中，耐烧蚀纤维布是一种不燃纤维且具有隔热性能。

进一步地，所述高韧性结构承载层采用的高性能工程塑料改性双马树脂体系碳纤维材料，其中高性能工程塑料改性双马树脂是为了增强双马树脂的力学性能。

进一步地，所述耐高温粘接层采用的耐高温粘接剂耐热等级在200℃以上。

进一步地，所述高韧性结构承载层采用的高性能工程塑料改性双马树脂体系碳纤维材料，高性能工程塑料改性双马树脂中高性能工程塑料的质量为改性双马树脂体系质量的0～30％，含量越高则耐热性能降低，含量太低则力学性能改善效果不佳。

进一步地，所述的热防护抗烧蚀层的厚度为5～15mm，厚度越大其耐烧蚀性能就越好，但重量也越大，总厚度太高，会影响飞行器的有效载荷；高韧性结构承载层的厚度为1～4mm，厚度越大其力学性能就越好，但重量也越大，总厚度太高，会影响飞行器的有效载荷。本领域技术人员根据具体的烧蚀性能和结构承载性能的要求，选择防热烧蚀层和高韧性结构承载层的厚度。

进一步地，本发明的热防护抗烧蚀层采用的酚醛树脂没有特殊的种类限制，其耐温等级根据飞行器飞行速度确定，可以选择钡酚醛、硼酚醛、钼酚醛等中的一种或几种。

进一步地，本发明的热防护抗烧蚀层采用的耐烧蚀纤维布的种类为本领域常用的具有耐烧蚀性能的纤维布，如玻璃纤维布、高硅氧纤维布和芳纶纤维布等。

进一步地，本发明的高韧性结构承载层在双马树脂体系中添加适量高性能工程塑料，使双马树脂碳纤维复合材料保持良好耐热性能的同时，显著提高力学性能性能，有效减少结构承载层的厚度。

进一步地，本发明的高韧性结构承载层采用的高性能工程塑料主要有聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯醚和聚醚醚酮等中的一种或者多种，高性能工程塑料添加量为改性双马树脂体系质量的0～30％，要求高性能工程塑料在空气下的分解温度高于所用双马树脂的固化温度。

一种抗烧蚀轻质承载盖板的制备方法，通过以下步骤实现：

第一步，制备高韧性结构承载层：