一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料制造技术

一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，包括改性耐高温酚醛树脂：30～50份；碳纤维：2～5份；芳纶：1～5份；碳化硅：0～30份；耐高温氧化物填料：0～25份。本发明专利技术的抗冲刷耐烧蚀材料具有优异的抗冲刷与抗烧蚀性能，强度高，抗氧化性能好、能满足工作时间超过400s的吸气式火箭发动机工作要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀的复合材料，如吸气式发动机壳体 和发动机喷管等，属于火箭发动机热防护领域。
技术介绍
抗冲刷耐烧蚀材料通常用于火箭发动机中，包括发动机的喷管和金属壳体。火箭 发动机在工作过程中会产生几千度的高温燃气并伴有大量的金属粒子如：镁、铝、硼等，燃 气和粒子将对金属壁产生剧烈的烧蚀与冲刷，为防止发动机金属壳体烧穿需要在发动机内 壁附着一层抗冲刷的耐烧蚀材料对其进行保护。目前，常用的火箭发动机金属壳体绝热材 料为以EPDM橡胶为基材添加耐烧蚀纤维如芳纶或碳纤维等经在发动机内贴片硫化而成。 EPDM橡胶绝热材料在富氧环境下将加速其氧化分解，无法承受大量金属粒子的冲刷和烧 蚀，经试验发现，EPDM材料无法满足富氧环境下火箭发动机长时间工作要求。DC93-104牌 号材料用于冲压发动机燃烧室热防护，该材料主要组分为聚有机硅氧烷弹性体、填充二氧 化硅、长碳纤维、碳化硅及固化剂等，该材料强度为0. 29MPa，按ASTM E285测试氧乙炔烧蚀 率为0. 0625mm/s，烧穿时间为97s。上述两种材料不能满足过量氧气对其强烈氧化分解，也 不能满足发动机长工作时间下粒子对其剧烈冲刷与烧蚀的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的上述不足，提供一种可以长时间抵抗燃气烧蚀 与金属粒子冲刷的适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料。 本专利技术的适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料包括下列组分及质量份数：（除有 说明外，本专利技术中采用的比例为重量比） 改性酚醛树脂：30~50份； 碳纤维：2~5份； 芳给：1~5份； 碳化娃：〇~30份； 耐高温填料：〇~25份。 改性酚醛树脂为改性耐高温酚醛树脂。 所述碳纤维为彡5mm短切碳纤维。 所述碳化硅为工业级绿色碳化硅粉末。 所述芳纶为浆柏或纤维形态。 所述的耐高温填料为无机耐高温金属氧化物。 所述的耐高温填料为氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钙、三氧化二铁、三 氧化二铬中的一种或几种。 本专利技术的制备工艺包括：将改性酚醛树脂、碳纤维、芳纶、碳化硅、耐高温氧化物按 比例称量好后加入混合机内，启动混合机，使上述物料在混合机料箱内通过搅拌桨旋转进 行充分的混合，搅拌时间控制在30~50 min内，将混合均匀的物料取出置于洁净处，使酚 醛树脂中的溶剂充分挥发，制成预浸料。将预浸料压制成半成品，放入模具中，在平板硫化 机上约150~180°C下固化50~180min，即可成型。 本专利技术解决了高温富氧燃气环境中现有材料无法保证火箭发动机壳体结构完整 性的问题，与现有技术相比的有益效果： (1)本专利技术的复合材料强度高，抗氧化性能好、具有优异的抗冲刷与抗烧蚀性能，能满 足工作时间超过400s的吸气式火箭发动机工作要求。 (2)本专利技术的复合材料采用改性酚醛树脂，具有良好的耐热性、阻燃性、耐烧蚀性 能以及粘结性能。 (3)本专利技术的复合材料采用耐烧蚀的短切碳纤维和芳纶，既提高了材料的抗烧蚀 性能，又增强了复合材料的强度。 (4)本专利技术的复合材料采用碳化硅与耐高温氧化物组合使用，提高了复合材料的 耐高温性能和抗氧化性能。【具体实施方式】 下面说明一下本专利技术的实施例，但本专利技术不仅限于以下的实施例。 表1~表6是具体实施例，实施例中的份数为质量份数。【主权项】1. 一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于包括下列组分及质量份数： 改性酚醛树脂：30~50份； 碳纤维：2~5份； 芳给：1~5份； 碳化娃：〇~30份； 耐高温填料：〇~25份。2. 根据权利要求1所述的一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于碳纤 维为> 5mm短切碳纤维。3. 根据权利要求1所述的一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于碳化 硅为工业级绿色碳化硅粉末。4. 根据权利要求1所述的一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于芳纶 为浆柏或纤维形态。5. 根据权利要求1所述的一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于所述 的耐高温填料为无机耐高温金属氧化物。6. 根据权利要求1所述的一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于所述 的耐高温填料为氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钙、三氧化二铁、三氧化二铬中的 一种或几种。7. -种权利要求1所述的适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料的制备工艺，其特征 在于：将改性酚醛树脂、碳纤维、芳纶、碳化硅、耐高温氧化物按比例称量好后加入混合机 内，启动混合机，使上述物料在混合机料箱内通过搅拌桨旋转进行充分的混合，搅拌时间控 制在30~50 min内，将混合均匀的物料取出置于洁净处，使酚醛树脂中的溶剂充分挥发， 制成预浸料；将预浸料压制成半成品，放入模具中，在平板硫化机上约150~180°C下固化 50~180min，即可成型。【专利摘要】一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，包括改性耐高温酚醛树脂：30～50份；碳纤维：2～5份；芳纶：1～5份；碳化硅：0～30份；耐高温氧化物填料：0～25份。本专利技术的抗冲刷耐烧蚀材料具有优异的抗冲刷与抗烧蚀性能，强度高，抗氧化性能好、能满足工作时间超过400s的吸气式火箭发动机工作要求。【IPC分类】C08L77-10, C08L61-14, B29C35-00, C08K3-34, C08K7-06, C08K3-22, C08K13-04, B29B7-00, C08K3-36【公开号】CN104877303【申请号】CN201410070400【专利技术人】陈春娟, 张宏雷, 王江, 彭正贵, 赵志祥, 詹穹, 宋丹 【申请人】湖北航天化学技术研究所【公开日】2015年9月2日【申请日】2014年2月28日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于富氧环境的抗冲刷耐烧蚀材料，其特征在于包括下列组分及质量份数：改性酚醛树脂：30～50份；碳纤维：2～5份；芳纶：1～5份；碳化硅：0～30份；耐高温填料：0～25份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春娟，张宏雷，王江，彭正贵，赵志祥，詹穹，宋丹，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42