[发明专利]一种高性能防隔热复材用模压预浸料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能防隔热复材用模压预浸料及制备方法，所述模压预浸料包含30‑80重量份的线性酚醛树脂，30‑80重量份的经抗氧化改性处理的短切纤维，1.5‑20重量份的催化剂，5‑35重量份的陶瓷空心微球，1‑5重量份的偶联剂，1‑10重量份的铪硅碳纳米复合粉体，5‑35重量份的锆硅高分子陶瓷前驱体裂解粉、1‑10重量份的增韧剂。本发明引入了低温裂解的高温高分子陶瓷前驱体活性粉，锆硅高分子陶瓷前驱体具有低密度、高比表面积、高反应活性等优点，它在1100℃‑1400℃温度区域发生碳热还原反应生成锆硅复相碳化物超高温陶瓷，有效提高了体系的耐烧蚀性能，与此同时，铪硅碳纳米复合粉体将在1400℃‑1700℃反应发生碳热还原反应生成铪硅复相碳化物超高温陶瓷。

技术领域

本发明属于树脂基复合材料技术领域，尤其涉及一种高性能防隔热复材用模压预浸料及制备方法。

背景技术

随着高超声速飞行器的快速发展，对热防护系统提出了更高的要求和挑战。热防护系统不仅需要具有优良的抗氧化、耐烧蚀能力，同时需要具有优异的低热导和抗高气流冲刷能力。

模压成型是一种常见的纤维增强树脂基复合材料的成型方法，它广泛应用于制备高超声速飞行器热防护用防隔热复合材料。模压料预浸料通常由短切纤维和酚醛树脂组成，酚醛树脂具有残炭率高(＞60％)，炭化过程稳定、炭层均匀致密等优点，然而其抗氧化性能较差。高马赫数临近空间高超声速飞行器的飞行环境通常是在有氧环境下进行，树脂除了更高的抗氧化和耐烧蚀性能外，还需具有低密度及抗气动冲刷能力。

为了解决现有技术中存在的以上问题，我们提出一种高性能防隔热复材用模压预浸料及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能防隔热复材用模压预浸料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能防隔热复材用模压预浸料，所述模压预浸料包含30-80重量份的线性酚醛树脂，30-80重量份的经抗氧化改性处理的短切纤维，1.5-20重量份的催化剂，5-35重量份的陶瓷空心微球，1-5重量份的偶联剂，1-10重量份的铪硅碳纳米复合粉体，5-35重量份的锆硅高分子陶瓷前驱体裂解粉、1-10重量份的增韧剂。

优选的，所述短切纤维为高硅氧短切纤维、石英短切纤维、氧化铝短切纤维、碳纤维短切纤维、碳化硅短切纤维、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维、苯并噁嗪纤维和苯撑苯并二噁唑纤维中的一种或几种；所述短切纤维的改性处理方法为泥浆法、CVI法和溶胶凝胶法表面改性方法中的一种或多种，抗氧化改性涂层为氧化物陶瓷涂层。

优选的，所述催化剂为六次甲基四胺、多聚甲醛和双马来酰亚胺中的一种或多种。

优选的，所述陶瓷空心微球为氧化铝、氧化钛、粉煤灰、碳化硅和碳化锆空心微球中的一种或多种，其中空心微球的尺寸在0.1-500μm。

优选的，所述偶联剂为三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

优选的，所述的铪硅碳纳米复合粉体中铪、硅、碳的摩尔质量比为：(1-4)：(1-4)：(1-4)，粉体的尺寸在1-500nm。

优选的，所述锆硅高分子陶瓷前驱体是一种主链含有Zr-C或Si-C元素，在惰性或真空下经烧结后能生成ZrC/SiC的高分子聚合物，产品包括聚碳硅烷、聚锆硅烷及两者的共混物；所述锆硅高分子陶瓷前驱体的裂解温度为400-1200℃，裂解时间为0.5-6h。

优选的，所述增韧剂为陶瓷晶须、陶瓷纳米线、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；所述的陶瓷晶须为氧化铝晶须、碳化硅晶须、碳化铪晶须、碳化钽晶须、氮化硅晶须中的一种或者几种；陶瓷纳米线为氧化铝纳米线、碳化硅纳米线、碳化铪纳米线、碳化钽纳米线、氮化硅纳米线中的一种或几种。