具有聚合物磷酸化酰胺的烧蚀材料制造技术

本发明专利技术涉及具有聚合物磷酸化酰胺的烧蚀材料。所述烧蚀材料包含：酚醛树脂、聚合物磷酸化酰胺和若干填料。所述聚合物磷酸化酰胺的比例为以重量计相对于每100份的酚醛树脂或树脂固体为1～10份的所述聚合物磷酸化酰胺。

【技术实现步骤摘要】
具有聚合物磷酸化酰胺的烧蚀材料
本公开内容大体上涉及烧蚀材料。更具体而言，本公开内容涉及包含聚合物磷酸化酰胺(polymericphosphorylatedamide)的烧蚀材料。
技术介绍
烧蚀材料通过牺牲部分材料来保护结构体免受过度的热量。烧蚀材料用于进入大气的飞行器(如月球或行星返回飞行器)的隔热罩，并且可以用于暴露于大量热量的任何结构体。现有的中热通量(400W/cm2-1500W/cm2)烧蚀材料是刚性的并具有低应变能力。现有的中热通量烧蚀材料的材料性质可能在飞行器或其他结构体的变形过程中导致不希望的性能状况。与传统的中热通量烧蚀材料相比，现有的较高柔性烧蚀体提供更低水平的热防护。使用现有的较高柔性烧蚀材料不能得到期望的热防护水平。可以使用刚性飞行器结构体或应变隔离垫来防止烧蚀材料的弯曲。但是，刚性飞行器结构体会增加额外的飞行器重量。应变隔离垫也增加了显著的额外费用，并且可能使得烧蚀材料的安装复杂化。因此，期望有考虑了至少一些上述问题以及其他可能的问题的方法和装置。例如，期望有兼具期望的热防护水平和期望的刚性的烧蚀材料。
技术实现思路
本公开内容的说明性实施方式提供了一种烧蚀材料。所述烧蚀材料包含酚醛树脂、聚合物磷酸化酰胺和若干填料。所述聚合物磷酸化酰胺的比例为以重量计相对于每100份的所述酚醛树脂或树脂固体为1～10份聚合物磷酸化酰胺。本公开内容的另一说明性实施方式提供了一种结构体，其包含固化成期望形状的烧蚀材料。所述烧蚀材料包含甲阶酚醛树脂、聚合物磷酸化酰胺和若干填料，所述聚合物磷酸化酰胺的比例为以重量计相对于每100份的所述酚醛树脂或树脂固体为1～10份的所述聚合物磷酸化酰胺，所述若干填料包括若干密度填料和若干结构增强填料。本公开内容的又一说明性实施方式提供了一种方法。向混合器添加酚醛树脂。向所述混合器添加以重量计相对于每100份的所述酚醛树脂或树脂固体为1～10份的聚合物磷酸化酰胺。将所述酚醛树脂和所述聚合物磷酸化酰胺混合至少5分钟。向所述混合器添加若干填料。将所述若干填料、聚合物磷酸化酰胺和酚醛树脂混合而形成烧蚀材料。所述特征和功能可以在本公开内容的各种实施方式中独立实现，也可以在其他实施方式中组合，其中可以参考以下描述和附图来看到更多细节。附图说明所附权利要求中阐明了被认为是说明性实施方式的特点的新颖特征。然而，在结合附图阅读的情况下通过参照本公开内容的说明性实施方式的以下详细描述会最好地理解说明性实施方式及其优选使用方式、其他目的及特征，在附图中：图1是根据说明性实施方式的制造环境的框图的图示；图2是可以实施说明性实施方式的航天器的图示；图3是根据说明性实施方式的用于形成烧蚀材料的方法的流程图的图示。具体实施方式说明性实施方式认识到并考虑了一种或多种不同的顾虑。例如，说明性实施方式认识到并考虑了材料添加剂可能影响混合物的多种材料性质。说明性实施方式认识到并考虑了期望具有在降低刚性的同时保持烧蚀材料的热防护性能的用于烧蚀材料的添加剂。说明性实施方式还认识到并考虑了添加剂期望均匀地混合到烧蚀材料中。另外，说明性实施方式认识到并考虑了添加剂期望在混合之后不分离出来。说明性实施方式还认识到并考虑了复合材料是通过组合两种以上功能成分而形成的坚韧、轻质材料。例如，复合材料可以包括结合在聚合物树脂基质中的增强纤维。纤维可以是单向的，或者可以采取纺织布或织物的形式。纤维和树脂排列并固化而形成复合材料。说明性实施方式认识到并考虑了不同形式的复合材料使用不同的加工技术。例如，在一些说明性实例中，可以将树脂浸渍到布中或将其润湿到长纤维上以形成复合材料。当这些复合材料在固化之前放置到工具上时，复合材料可以被称为“预浸料”或预浸渍的复合材料。预浸料材料主要是单向的。单向复合材料的纤维指向一个方向。另一种形式的复合材料是具有混合到树脂中的填料纤维的本体树脂。填料纤维可以比预浸料的纤维短。由于混合过程，填料纤维不是单向的。所得到的复合材料可以通过任何期望的方法来成型。说明性实施方式认识到并考虑了复合材料部件的材料性质和功能性受到许多因素的影响。说明性实施方式认识到并考虑了复合材料的内容物以及复合材料的加工影响复合材料的材料性质。例如，树脂的类型、纤维的类型、纤维的长度、纤维的方向、添加剂的类型、固化长度、固化温度以及固化期间施加的压力都可能影响复合材料的材料性质。此外，复合材料部件的厚度、复合材料部件的形状以及相对于纤维的方向施加到部件上的力的方向都影响复合材料部件将如何表现。说明性实施方式认识到并考虑了复合材料的材料性质是通过测试所制造的复合材料部件来确定的。说明性实施方式认识到并考虑了由于复合材料的成分的化学和力学相互作用，通过重复测试确定添加剂对酚醛烧蚀材料的影响。现在参照附图，特别是参照图1，根据说明性实施方式描绘了制造环境的框图的图示。烧蚀材料100可以是在制造环境102中创建或加工的至少一个。如本文所使用的，当与一系列项目一起使用时，短语“……中的至少一个(种)”意味着可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能仅需要列表中的各项目的一个。换言之，“……中的至少一个(种)”意味着可以从列表中使用项目的任何组合和任何数量的项目，但是并非需要列表中的所有项目。该项目可能是一个特定的对象、事物或类别。例如，“项目A、项目B或项目C中的至少一个(种)”可以包括但不限于项目A，项目A和项目B，或者项目B。该示例还可以包括项目A、项目B和项目C，或者项目B和项目C。当然，可以存在这些项目的任何组合。在其他实例中，“……中的至少一个(种)”可以是例如但不限于两个项目A，一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或其他合适的组合。烧蚀材料100包含酚醛树脂104、聚合物磷酸化酰胺106和若干填料108。如本所用，当提及项目使用时的“若干”是指一个或多个项目，因此，若干填料108包括一种或多种填料。聚合物磷酸化酰胺106的比例为以重量计相对于每100份的酚醛树脂104或树脂固体为1～10份的聚合物磷酸化酰胺106。以指定的比例将聚合物磷酸化酰胺106混合到酚醛树脂104中使聚合物磷酸化酰胺106与酚醛树脂104的一些部分连接，从而使得模量109降低。如上所述，若干填料108包括碳纤维110、二氧化硅纤维112、酚醛微球体114或二氧化硅微球体116中的至少一种。使用若干填料108来为烧蚀材料100提供材料特性。若干填料108包括若干结构增强填料118和若干密度填料120。若干结构增强填料118为烧蚀材料100提供了结构增强。二氧化硅纤维112和碳纤维110均为烧蚀材料100提供结构增强。因此，二氧化硅纤维112和碳纤维110可以被称为结构增强填料。使用烧蚀材料100来形成结构体122。当结构体122用于具有重量考虑因素的航空器、航天器或其他平台中时，结构体122的密度可以合乎期望地降低。可以使用若干密度填料120来降低烧蚀材料100的密度。二氧化硅微球体116和酚醛微球体114用作密度降低填料。若干填料108被选择为不显著降低酚醛树脂104的期望材料性质。例如，若干填料108可以被选择为增强酚醛树脂104的烧蚀性质。二氧化硅纤维112和碳纤维110增强了热学和烧蚀性能。二氧化硅微球体116和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧蚀材料(100)，其包含：酚醛树脂(104)；聚合物磷酸化酰胺(106)，其比例为以重量计相对于每100份的所述酚醛树脂(104)或树脂固体为1～10份的所述聚合物磷酸化酰胺(106)；和若干填料(108)。

【技术特征摘要】
2017.03.01 US 15/446,8441.一种烧蚀材料(100)，其包含：酚醛树脂(104)；聚合物磷酸化酰胺(106)，其比例为以重量计相对于每100份的所述酚醛树脂(104)或树脂固体为1～10份的所述聚合物磷酸化酰胺(106)；和若干填料(108)。2.如权利要求1所述的烧蚀材料(100)，其中，所述若干填料(108)包括碳纤维(110)、二氧化硅纤维(112)、酚醛微球体(114)或二氧化硅微球体(116)中的至少一种。3.如权利要求1所述的烧蚀材料(100)，其中，所述酚醛树脂(104)是甲阶酚醛树脂(123)。4.如权利要求3所述的烧蚀材料(100)，其中，所述酚醛树脂(104)是HexionSC1008VHS。5.如权利要求1所述的烧蚀材料(100)，其中，所述聚合物磷酸化酰胺(106)是聚(甲基膦基酰肼)聚合物(128)或聚(氢膦基酰肼)聚合物(126)中的至少一种。6.一种结构体(122)，其包含：固化成期望形状的烧蚀材料(100)，所述烧蚀材料(100)包含：甲阶酚醛树脂(123)；聚合物磷酸化酰胺(106)，其比例为以重量计相对于每100份的所述酚醛树脂(104)或树脂固体为1～10份的所述聚合物磷酸化酰胺(106)；和若干填料(108)，其包括若干密度填料(120)和若干结构增强填料(118)。7.如权利要求6所述的结构体(122)，其中，所述若干结构增强填料(118)选自碳纤维(110)和二氧化硅纤维(112)。8.如权利要求6所述的结构体(122)，其中，所述若干密度填料(120)选自酚醛微球体(114)和二氧化硅微球体(116)。9.如权利要求6所述的结构体(122)，其中，所述甲阶酚醛树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·查菲，A·罗约，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US