[发明专利]一种耐高温抗氧化树脂基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐高温抗氧化树脂基复合材料及其制备方法，该制备方法包括：耐高温抗氧化树脂基复合材料包括由外至内的抗氧化烧蚀外层、过渡层和承载内层；抗氧化烧蚀外层、过渡层和承载内层通过z‑pin进行增强；抗氧化烧蚀外层为由纤维和树脂复合得到的可陶瓷化预浸料；其中，树脂包括树脂基体、陶瓷填料和助溶剂；过渡层由可陶瓷化预浸料和碳纤维预浸料交替铺层得到；承载内层由碳纤维预浸料复合得到。本发明制备得到的耐高温抗氧化树脂基复合材料兼具低界面应力、高层间性能、优异的抗氧化性能、耐高温性能和高承载性能，有效解决了现有复合材料在高温热氧环境下的性能衰减及使用可靠性问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种耐高温抗氧化树脂基复合材料及其制备方法。

背景技术

伴随着飞行器飞行马赫数和综合性能指标的不断提升，对结构材料的轻量化、耐高温及高可靠性能提出了迫切需求。以聚酰亚胺复合材料为代表的耐高温树脂基复合材料具有耐温性能好、密度低、力学性能优异等优点，已成为新一代飞行器结构的主体材料方案之一。但现有的耐高温树脂体系高温抗氧化性能不足，在高温热氧环境下长时间使用时性能衰减严重，同时受限于有机树脂自身的化学键能，一般耐温性能等级极限只能达到500℃，使得复合材料结构件难以满足未来飞行器发展对其耐高温(500℃以上)、抗氧化、高承载等性能的需求。因此，急需一种耐高温抗氧化树脂基复合材料。

发明内容

本发明实施例提供了一种耐高温抗氧化树脂基复合材料及其制备方法，能够提供一种耐高温抗氧化树脂基复合材料，该复合材料兼具低界面应力、高层间性能、优异的抗氧化性能、耐高温性能和高承载性能，有效解决了现有复合材料在高温热氧环境下的性能衰减及使用可靠性问题。

第一方面，本发明提供了一种耐高温抗氧化树脂基复合材料，

所述耐高温抗氧化树脂基复合材料包括由外至内的抗氧化烧蚀外层、过渡层和承载内层；

所述抗氧化烧蚀外层、所述过渡层和所述承载内层通过z-pin进行增强；

所述抗氧化烧蚀外层为由纤维和树脂复合得到的可陶瓷化预浸料；其中，所述树脂包括树脂基体、陶瓷填料和助溶剂；

所述过渡层由所述可陶瓷化预浸料和碳纤维预浸料交替铺层得到；

所述承载内层由所述碳纤维预浸料复合得到。

优选地，所述树脂基体为聚酰亚胺树脂、聚邻苯二甲腈树脂或聚苯并咪唑树脂；

所述陶瓷填料为碳化硅、碳化硼、硼化锆、氧化锆、硅化锆、硼化钛、二氧化钛、二氧化硅和硅化钼中的至少一种；优选地，所述陶瓷填料的粒径为0.5～20μm；

所述助溶剂为玻璃粉、氧化硼、氧化铋和氧化锑中的至少一种。

优选地，所述树脂中各组分的质量份数如下：所述树脂基体100份、所述陶瓷填料20～50份和所述助溶剂10～30份。

优选地，所述纤维为石英纤维、中空石英纤维、高硅氧纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维中的至少一种。

优选地，所述碳纤维预浸料所用的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维中的至少一种；

所述碳纤维预浸料所用的树脂体系为聚酰亚胺树脂、聚邻苯二甲腈树脂或聚苯并咪唑树脂。

优选地，所述z-pin是由用于制备所述碳纤维预浸料的碳纤维和树脂体系采用拉挤工艺制备得到的。

优选地，所述抗氧化烧蚀外层、所述过渡层、所述承载内层通过共固化方式一次成型制备得到所述耐高温抗氧化树脂基复合材料。

优选地，所述过渡层包括至少一层复合层，所述复合层是由所述可陶瓷化预浸料和所述碳纤维预浸料依次铺覆组合得到的。