本發(fā)明涉及一種用于結構復雜，燒蝕嚴重的飛行器及其部件的燒蝕復合材料，如固體火箭沖壓發(fā)動機二次燃燒室、流量調(diào)節(jié)機構、發(fā)動機噴管等，屬于固體火箭發(fā)動機熱防護材料領域。
背景技術：
：耐燒蝕材料通常用于飛行器及導彈固體火箭發(fā)動機中，飛行器飛行過程中與大氣的摩擦產(chǎn)生上千攝氏度高溫，會將整個飛行器燒毀；推進劑產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣將使發(fā)動機結構受到破壞；發(fā)動機噴管經(jīng)受推進劑燃氣及金屬粒子的劇烈沖刷，為保證火箭發(fā)動機等部件結構的完整性，必須對暴露在推進劑燃氣中的部件其表面粘貼一層絕熱材料加以保護，而這種絕熱材料多以燒蝕材料為主。用于導彈等飛行器結構防護的燒蝕材料種類很多，其基體材料多為高分子聚合物，包括以碳氫為主的EPDM橡膠、丁腈橡膠、酚醛樹脂，含硅的硅氧烷彈性體、硅樹脂等。為提高材料的燒蝕性能，需要在高溫聚合物中添加耐燒蝕纖維與耐燒蝕粉末填料，纖維有芳綸、碳纖維、玻璃纖維、石英纖維、PBO纖維與PBI纖維，粉末填料有二氧化硅、碳化硅、黏土、蒙脫土等。上述燒蝕材料屬于熱固性的，需要加溫加壓才能固化成型，對于硅基材料而言，如室溫硫化硅橡膠雖然可以在室溫下固化，但與殼體的粘結強度不高，抗燒蝕性能遠低于硅樹脂基材料。某些硅樹脂可以在常溫下固化，但基本上都含有苯、甲苯等溶劑，對人體有毒有害，而且污染環(huán)境。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中含苯類溶劑的硅樹脂作為固體火箭發(fā)動機燒蝕的基體材料對人體有害、污染環(huán)境，材料成型過程中需要除溶劑，材料制備周期長的問題，提供一種可在常溫下固化具有良好熱穩(wěn)定性與抗氧化性的無溶劑型硅基耐燒蝕材料。本發(fā)明的技術解決方案：一種無溶劑型硅基耐燒蝕材料，其特征在于包括下列組分及質量份數(shù)：液體硅樹脂：100份；短切纖維：0～20份；碳化硅：0～100份；二氧化硅：0～10份；金屬氧化物或硅酸鹽：0～50份；固化劑1-5份。本發(fā)明各原料的優(yōu)選質量配比為：液體硅樹脂：100份；短切纖維：10～15份；碳化硅：40～80份；二氧化硅：5～8份；金屬氧化物或硅酸鹽：10～40份；固化劑1-5份。本發(fā)明所述的液體硅樹脂，不含溶劑，無毒、不污染環(huán)境，分子量不超過5000。本發(fā)明所述的短切纖維為短切碳纖維、短切芳綸纖維、短切聚酰亞胺纖維、短切莫來石纖維、短切高硅氧纖維、短切玄武巖纖維、短切石英纖維、短切氧化鋯纖維等一種或幾種組合，短切纖維長度不超過10mm，最佳長度為0.1mm-5mm。本發(fā)明所述的碳化硅粒子直徑為500目～2500目，最佳粒子直徑為600目～1000目。本發(fā)明所述的二氧化硅為氣相法或沉淀法白碳黑。本發(fā)明所述的金屬氧化物為氧化鋯、氧化鋁、氧化鎂中一種或幾種組合。本發(fā)明所述硅酸鹽為硅藻土、陶土、粘土、蛭石、海泡石中的一種或幾種組合。本發(fā)明所述的耐燒蝕材料屬于樹脂基硬質復合材料，能夠在常溫下固化。與現(xiàn)有技術相比的有益效果：（1）本發(fā)明的復合材料的基體材料為聚硅氧烷樹脂，不含有毒有害的芳香烴類溶劑，屬環(huán)保型材料，本發(fā)明熱穩(wěn)定性高，抗氧化性能好，具有良好的耐燒蝕性能，（2）本發(fā)明的復合材料在常溫下即可固化成型，克服了目前某些聚硅氧烷樹脂材料需要加溫加壓固化的缺點，屬低碳節(jié)能型材料。本發(fā)明在常溫下即可實現(xiàn)澆注或模壓成型，適用于結構復雜、燒蝕嚴重的飛行器的結構防護。（3）本發(fā)明的復合材料采用聚硅氧烷樹脂，具有良好的耐熱、抗氧化及耐燒蝕性能。（4）本發(fā)明的復合材料采用耐燒蝕的短切纖維，既提高了材料的成碳性能，又增強了材料的強度。（5）本發(fā)明的復合材料采用高熔點的碳化硅，提高了材料的耐高溫性能。（6）本發(fā)明的復合材料采用金屬氧化物及硅酸鹽，提高了材料的抗氧化性能。（7）本發(fā)明的復合材料采用不同粉末填料與不同纖維填料并用，平衡了材料密度、燒蝕性能及力學性能。（8）本發(fā)明的復合材料采用加入白碳黑的方法可調(diào)節(jié)預浸料的粘度，改善工藝性能。本發(fā)明材料用于某發(fā)動機熱防護段的內(nèi)絕熱，經(jīng)過了20s的試車考核，材料只是發(fā)生了碳化，碳化速率約為0.05mm/s，而燒蝕速率約為0。實驗結果表明，該材料耐燒蝕性能良好。具體實施方式本發(fā)明復合材料的制備工藝：（1）混合將液體硅樹脂、碳化硅、二氧化硅、金屬氧化物及硅酸鹽、短切碳纖維按比例稱量好后依次加入小型實驗室用分散機的料筒內(nèi)，蓋上料筒蓋，啟動調(diào)速裝置開關，設定轉速為500～6000rmp/min，使物料在攪拌漿的帶動下充分混合，攪拌時間控制在30～50分鐘內(nèi)，關閉調(diào)速裝置開關，打開料筒箱，將固化劑加入預混料中，再次啟動調(diào)速裝置，設定轉速為200～2000rmp/min，使固化劑與預混料充分混合，攪拌時間控制在5～10分鐘內(nèi)，關閉調(diào)速裝置開關，打開料筒箱，將混合好的物料取出。（2）固化將預混料澆注到金屬試件模具內(nèi)流平，將模具放在平板硫化機上加壓，壓力約3-5MPa，常溫放置24h定型后，打開平板硫化機，卸掉模具，使半成品暴露在空氣中，24-72h即可完全固化成型。下面說明一下本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明不僅限于以下的實施例。表1～表4是具體實施例，實施例中的份數(shù)為質量份數(shù)。實施例1名稱質量份數(shù)液體硅樹脂100碳化硅30金屬氧化物或硅酸鹽45短切芳綸纖維5二氧化硅0固化劑1.5實施例2名稱質量份數(shù)液體硅樹脂100碳化硅80金屬氧化物或硅酸鹽0短切碳纖維10二氧化硅5固化劑2實施例3名稱質量份數(shù)液體硅樹脂100碳化硅0金屬氧化物或硅酸鹽40短切高硅氧纖維15二氧化硅3固化劑2.5實施例4名稱質量份數(shù)液體硅樹脂100碳化硅30金屬氧化物或硅酸鹽35短切碳纖維0二氧化硅7固化劑3實施例5名稱質量份數(shù)液體硅樹脂100碳化硅60金屬氧化物或硅酸鹽20短切聚酰亞胺纖維10二氧化硅5固化劑3.5實施例1～5材料性能項目名稱單位實測值密度g/cm31.3～1.8氧乙炔線燒蝕率mm/s0.05～0.08抗拉強度MPa3～5延伸率%100～150說明書中未盡事宜屬與本領域技術人員公知技術。當前第1頁1 2 3