三维编织耐烧蚀复合材料板材制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三维编织耐烧蚀复合材料板材，属于耐烧蚀复合材料领域。所述三维编织耐烧蚀复合材料板材包括表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层，表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层均采用耐高温填料改性的耐烧蚀树脂基体粘合剂配合三维编织预制体织物结构组成。本实用新型专利技术采用分次真空导入成型，具有力学刚性、力学强度与耐烧蚀性能综合集成，可用于军工和高温重要组成部件。

Three-dimensional braided ablation-resistant composite plate

The utility model discloses a three-dimensional braided ablation resistant composite material plate, which belongs to the field of ablation resistant composite materials. The three-dimensional braided ablation resistant composite plate comprises a surface ablation resistant layer, an intermediate rigid layer and an internal strength layer. The surface ablation resistant layer, an intermediate rigid layer and an internal strength layer are all composed of an ablation resistant resin matrix adhesive modified by a high temperature filler and a three-dimensional braided preform fabric structure. The utility model adopts step-by-step vacuum induction moulding, which integrates mechanical rigidity, mechanical strength and ablation resistance, and can be used as important components of military industry and high temperature.

【技术实现步骤摘要】
三维编织耐烧蚀复合材料板材
本技术涉及耐烧蚀复合材料领域，特别是指一种三维编织耐烧蚀复合材料板材。
技术介绍
耐烧蚀复合材料通常在升温速率大于500℃每秒、工作温度在2000℃以上应用，需要承受高速气流冲刷及高速粒子侵蚀，是国防和航空航天领域重要的工程材料。其中耐烧蚀复合材料具有低比重、高比强度、高比模量、低热膨胀系数、耐烧蚀等一系列优异特性，在航空航天和高温耐烧蚀环境下有着其他材料无法比拟的应用前景。目前采用的耐烧蚀复合材料基本为二维编织织物叠层采用耐烧蚀树脂浸渍之后热固化成型技术制备，其中二维叠层结构的纤维织物层间没有连续纤维增强，仅仅靠树脂粘合剂的粘合，层间结合强度较差，整体力学性能在高温环境下呈现不稳定的趋势，鉴于此，迫切需要一种新型结构的织物预制体作为复合材料耐烧蚀制品的增强结构应用。
技术实现思路
本技术提供一种三维编织耐烧蚀复合材料板材，整个结构采用分次真空导入成型，具有力学刚性、力学强度与耐烧蚀性能综合集成，可用于军工和高温重要组成部件。为解决上述技术问题，本技术提供技术方案如下：一方面，本技术提供一种三维编织耐烧蚀复合材料板材，包括表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层，所述表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层均采用耐高温填料改性的耐烧蚀树脂基体粘合剂配合三维编织预制体织物结构组成。进一步的，所述表面耐烧蚀层中的三维编织预制体织物结构采用碳纤维混杂陶瓷纤维，其中：该碳纤维采用T300、T700、T800、T1000、M40J或M60J；该陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维或氮化硼纤维；该三维编织预制体织物结构采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向或者2.5维结构进行制备。进一步的，所述表面耐烧蚀层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料采用酚醛树脂、呋喃树脂、聚醚醚酮树脂或环氧树脂，添加剂采用石墨粉体，所述石墨粉体在所述耐烧蚀树脂中的添加比例为5％～20％。进一步的，所述中间刚性层中的三维编织预制体织物结构采用碳纤维混杂陶瓷纤维，其中：该碳纤维采用T300、T700、T800、T1000、M40J或M60J；该陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维或氮化硼纤维；该三维编织预制体织物结构采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向或者2.5维结构进行制备。进一步的，所述中间刚性层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料采用酚醛树脂，添加剂采用耐高温沥青，所述耐高温沥青在所述耐烧蚀树脂中的添加比例为5％-20％。进一步的，所述表面耐烧蚀层和中间刚性层中的碳纤维与陶瓷纤维的混杂比例均控制在1:1～4:1之间。进一步的，所述内部强度层中的三维编织预制体织物结构采用碳纤维，该碳纤维采用T300、T700、T800、T1000、M40J或M60J，该三维编织预制体织物结构采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向或者2.5维结构进行制备。进一步的，所述内部强度层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料采用酚醛树脂，添加剂采用环氧树脂，所述环氧树脂在所述耐烧蚀树脂中的添加比例为5％-20％。另一方面，本技术还提供一种上述的三维编织耐烧蚀复合材料板材的制备方法，采用分次真空导入固化成型的方式制备，包括：步骤1：在基体板材上制备内部强度层，将三维编织预制体织物编织成型后利用真空导入浸渍改性耐烧蚀树脂粘合剂后进行固化成型制备内部强度层；步骤2：待固化完毕后，在内部强度层表面采用混杂纤维三维编织预制体织物编织成型中间刚性层，之后浸渍改性耐烧蚀树脂基体粘合剂，经过热固化之后形成中间刚性层；步骤3：待热固化完毕后，在中间刚性层表面制备最外层的表面耐烧蚀层，表面耐烧蚀层采用混杂纤维三维编织预制体织物浸渍改性耐烧蚀树脂基体粘合剂，最终进行热固化成型。进一步的，分次真空导入热固化成型的真空度均控制在-0.06到-0.1MPa之间，分次固化所用的固化时间控制在1h～4h之间，固化温度控制在120℃～145℃之间。本技术具有以下有益效果：本技术的三维编织耐烧蚀复合材料板材，该板材的树脂基体在传统耐烧蚀树脂的基础上添加阻燃改性添加剂，采用三维混杂纤维编织结构，该板材包括表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层三部分组成，整个结构采用分次真空导入固化成型，具有力学刚性、力学强度与耐烧蚀性能综合集成，可用于军工和高温重要组成部件。附图说明图1为本技术的三维编织耐烧蚀复合材料板材的结构示意图。具体实施方式为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。一方面，本技术提供一种三维编织耐烧蚀复合材料板材，如图1所示，包括表面耐烧蚀层1、中间刚性层2和内部强度层3，表面耐烧蚀层1、中间刚性层2和内部强度层3均采用耐高温填料改性的耐烧蚀树脂基体粘合剂配合三维编织预制体织物结构组成。本技术的三维编织耐烧蚀复合材料板材，该板材的树脂基体在传统耐烧蚀树脂的基础上添加阻燃改性添加剂，采用三维混杂纤维编织结构，该板材包括表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层三部分组成，整个结构采用分次真空导入固化成型，具有力学刚性、力学强度与耐烧蚀性能综合集成，可用于军工和高温重要组成部件。进一步的，表面耐烧蚀层1采用改性耐高温树脂为基体粘合剂，采用混杂纤维三维编织结构增强，其中，表面耐烧蚀层中的三维编织预制体织物结构采用碳纤维混杂陶瓷纤维，碳纤维与陶瓷纤维的混杂比例可以根据设计要求灵活掌握，碳纤维可以采用T300、T700、T800、T1000、M40J、M60J中的任意一种，陶瓷纤维可以采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维中的任意一种，三维编织预制体织物结构可以采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向，也可以采用2.5维结构进行制备。优选的，表面耐烧蚀层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料可以采用酚醛树脂、呋喃树脂、聚醚醚酮树脂、环氧树脂中的任意一种，添加剂可以采用石墨粉体，石墨粉体在耐烧蚀树脂中的添加比例可以在5％～20％之间灵活调节。进一步的，中间刚性层2中的三维编织预制体织物结构采用碳纤维混杂陶瓷纤维，其中，碳纤维可以采用T300、T700、T800、T1000、M40J、M60J中的任意一种，陶瓷纤维可以采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维中的任意一种，碳纤维与陶瓷纤维的混杂比例可以根据中间刚性层的厚度及结构要求灵活掌握，三维编织预制体织物结构可以采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向，也可以采用2.5维结构进行制备。优选的，中间刚性层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料可以采用酚醛树脂，添加剂采用耐高温沥青，耐高温沥青在耐烧蚀树脂中的添加比例可以在5％-20％之间灵活调节。进一步的，表面耐烧蚀层和中间刚性层中的碳纤维与陶瓷纤维的混杂比例均控制在1:1～4:1之间。作为本技术的一种改进，内部强度层3中的三维编织预制体织物结构采用碳纤维，碳纤维可以采用T300、T700、T800、T1000、M40J、M60J中的任意一种，三维编织预制体织物结构可以采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向，也可以采用2.5维结构进行制备。本技术中，内部强度层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料可以采用酚醛树脂，添加剂可以采用环氧树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维编织耐烧蚀复合材料板材，其特征在于，包括表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层，所述表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层由三维编织预制体织物结构和配合所述三维编织预制体织物结构的耐高温填料改性的耐烧蚀树脂基体粘合剂层构成。

【技术特征摘要】
1.一种三维编织耐烧蚀复合材料板材，其特征在于，包括表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层，所述表面耐烧蚀层、中间刚性层和内部强度层由三维编织预制体织物结构和配合所述三维编织预制体织物结构的耐高温填料改性的耐烧蚀树脂基体粘合剂层构成。2.根据权利要求1所述的三维编织耐烧蚀复合材料板材，其特征在于，所述表面耐烧蚀层中的三维编织预制体织物结构由混杂有陶瓷纤维的碳纤维构成，其中：该碳纤维采用T300、T700、T800、T1000、M40J或M60J；该陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维或氮化硼纤维；该三维编织预制体织物结构具有三维四向结构、三维五向结构、三维六向结构、三维七向结构或者2.5维结构。3.根据权利要求1或2所述的三维编织耐烧蚀复合材料板材，其特征在于，所述表面耐烧蚀层中的耐烧蚀树脂基体粘合剂的基体原料采用酚醛树脂、呋喃树脂、聚醚醚酮树脂或环氧树脂，添加剂采用石墨粉体。4.根据权利要求1所述的三维编织耐烧蚀复合材料板材，其特征在于，所述中间刚性层中的三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，曹伟伟，乔琨，王永伟，高学平，赵圣尧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东,37