[发明专利]一种高硅氧布复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种高硅氧布复合材料制备方法。

背景技术

伴随着材料工程的发展，酚醛树脂(PF)／高硅氧布复合材料由于其优异的力学性能、耐烧蚀性能以及低成本因素，在发动机喷管中得到广泛应用。但是，作为发动机耐烧蚀材料，PF基复合材料密度相对较高，不利于其在相关领域的应用。因为材料减重具有重要意义，特别是对于大型构件，减重的效益可能更加显著。传统的PF基防热材料如PF／高硅氧布、PF／玻璃纤维等热导率较高，要达到一定隔热要求，必须增加防热层厚度。但材料密度也较高，防热层较重，不能满足发动机背壁防热层对材料密度低、耐烧蚀性能优异、热导率低、隔热效率高等诸多要求。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种高硅氧布复合材料制备方法。

一种高硅氧布复合材料制备方法，其特征在于包括：将HGB缓慢加入到少量酒精溶液中，使HGB润湿，再将上述溶液在搅拌状态下与PF混合，然后用高速搅拌机分散均匀；将配好的PF／HGB胶液倒入胶槽中，采用浸胶机浸渍高硅氧布，制备PF／高硅氧布／HGB 预浸料；将预浸料铺层后放入液压机上固化成型，制得PF／高硅氧布／HGB复合材料。

本发明所述的一种高硅氧布复合材料制备方法，其特征在于所述HGB的质量分数为5%。

本发明所述的一种高硅氧布复合材料制备方法，其特征在于所述高硅氧布为斜纹的SW220。

本发明所述的一种高硅氧布复合材料制备方法，其特征在于所述HGB的密度为0.570~0.63g/cm³，压缩强度为55MPa，粒径小于等于85μm。

本发明所述的一种高硅氧布复合材料制备方法，其特征在于所述浸胶机的工作温度为80~110℃。

本发明所述的一种高硅氧布复合材料制备方法，通过对原有制备工艺的改进，以PF为基体，以高硅氧纤维织物为增强体，通过添加HGB，制备出的复合材料耐烧蚀、隔热性能高，且本发明所述的材料制备方法过程简单，易于操作，具有极大的经济价值。

具体实施方式

一种高硅氧布复合材料制备方法，其特征在于包括：将HGB缓慢加入到少量酒精溶液中，使HGB润湿，再将上述溶液在搅拌状态下与PF混合，然后用高速搅拌机分散均匀；将配好的PF／HGB胶液倒入胶槽中，采用浸胶机浸渍高硅氧布，制备PF／高硅氧布／HGB 预浸料；将预浸料铺层后放入液压机上固化成型，制得PF／高硅氧布／HGB复合材料。

本发明所述的一种高硅氧布复合材料制备方法，所述HGB的质量分数为5%。所述高硅氧布为斜纹的SW220。所述HGB的密度为0.570~0.63g/cm³，压缩强度为55MPa，粒径小于等于85μm。所述浸胶机的工作温度为80~110℃。随着HGB 含量的增加，线烧蚀率与质量烧蚀率先逐渐降低，当HGB质量分数为5% 时，PF／高硅氧／HGB 复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率最低，分别为0.091mm／s 和0.0669g／s ；其后，随着HGB含量的继续增加，线烧蚀率与质量烧蚀率均出现增加趋势。这表明，加入适量的HGB有助于提高PF／高硅氧／HGB复合材料的耐烧蚀能力。这主要是因为HGB为球形薄壁空腔结构，其空腔内的气体可以起到良好的隔热效果，由于HGB粒径大小不等，复合材料层压板在固化压力作用下，树脂胶液中的HGB会滑移到纤维层与纤维层之间，而粒径较小的HGB进入树脂缝隙中，从而使材料变得致密，微孔尺寸减小，有利于复合材料整体耐烧蚀能力的提高。未添加HGB和添加质量分数为3% 的HGB 的PF／高硅氧布／HGB 复合材料经20s烧蚀后，其炭化凹痕较明显，炭化层表面粗糙，并从试样中心向外呈圆环状凹陷。与未添加HGB 时相比，HGB质量分数为5% 和10% 的PF／高硅氧布／HGB 复合材料烧蚀后，炭化层相对较平滑，凹坑较浅，未出现明显的剥离痕迹。由此可见，适量的HGB可提高炭化层的强度，从而提高复合材料的耐烧蚀能力。在定数量的HGB均匀分散在胶液中，可提高PF／高硅氧布／HGB复合材料中的耐烧蚀能力。适量的HGB可提高PF／高硅氧布／HGB复合材料的比热容。比热容与材料的隔热性能密切相关，比热容大有利于材料的隔热。由于HGB在降低复合材料密度的同时，含水率也有所降低，故引起复合材料的导热系数下降。当HGB添加量较多时，容易造成分散不均，产生团聚现象，在压力加载过程中，部分微珠破裂导致隔热效果反而变差。综合比热容、热扩散系数和导热系数的分析，当加入质量分数为5% 的HGB 时复合材料的综合隔热性能最好。