本發(fā)明屬于耐高溫復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

耐高溫材料包括耐火材料和耐熱材料，有無機(jī)化合物，也有高分子聚合物材料。耐高溫材料是指在550℃以上溫度條件下能承受一定應(yīng)力并具有抗氧化和抗熱腐蝕能力的材料，適用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要承力結(jié)構(gòu)件。高溫材料包括高溫合金、彌散強(qiáng)化合金、難熔合金、金屬纖維增強(qiáng)高溫復(fù)合材料和陶瓷材料等。

硼酚醛樹脂通過向酚醛樹脂的分子結(jié)構(gòu)中引入無機(jī)硼元素，生成鍵能較高的b-o鍵，而使得其耐熱性、瞬時(shí)耐熱高溫性、耐燒蝕性和力學(xué)性能等均比普通酚醛樹脂要好的多，可作為優(yōu)良的耐燒蝕材料應(yīng)用與火箭、導(dǎo)彈和空間飛行器等空間技術(shù)領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題：產(chǎn)品耐燒蝕性不夠高；力學(xué)性能還有待改進(jìn)；現(xiàn)有產(chǎn)品起始分解溫度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問題：針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料的制備方法，具備生產(chǎn)原料便宜易得，工業(yè)生產(chǎn)中無三廢排放，耐燒蝕性高，力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：一種氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

（1）將1~8質(zhì)量份的有機(jī)硅和10~15質(zhì)量份的氧化鎂放入研磨機(jī)中研磨至30~60目；

（2）將50~75質(zhì)量份硼酚醛樹脂粉碎，加入乙醇配置成硼酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40~50%的膠液；

（3）將步驟（1）中有機(jī)硅和氧化鎂加入步驟（2）的膠液中，加入0.01~0.5質(zhì)量份催干劑攪拌均勻；

（4）最后將pan基1k平紋碳布裁成1000mm×1000mm的布塊，放入步驟（3）攪拌均勻后的混合液中，置于通風(fēng)干燥處5~10h；

（5）將干燥后的布塊裁成200mm×200mm尺寸，放入烘箱中預(yù)烘30~50min，溫度為100~120℃，取出后鋪層模壓，最終采用層壓成型工藝制得氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料。

作為優(yōu)選，所述步驟（1）將5質(zhì)量份的有機(jī)硅和12質(zhì)量份的氧化鎂放入研磨機(jī)匯總研磨至50目。

作為優(yōu)選，所述步驟（2）將65質(zhì)量份硼酚醛樹脂粉碎，加入乙醇配置成硼酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的膠液。

作為優(yōu)選，所述步驟（3）中催干劑為鋅酸鹽或者環(huán)烷酸鹽。

作為優(yōu)選，所述步驟（3）中催干劑為辛酸鋅、辛酸鐵、辛酸鎂、環(huán)氧酸鈷、環(huán)氧酸鎳、環(huán)氧酸鋅和環(huán)氧酸鉀中的至少一種。

作為優(yōu)選，所述步驟（3）中加入0.3質(zhì)量份催干劑攪拌均勻。

作為優(yōu)選，所述步驟（4）中置于通風(fēng)干燥處8h。

作為優(yōu)選，所述步驟（5）中放入烘箱中預(yù)烘40min，溫度為110℃。

有益效果：本發(fā)明所述制備方法，原料便宜易得，工業(yè)生產(chǎn)中無三廢排放，耐燒蝕性高，力學(xué)性能好。所述復(fù)合材料的起始分解溫度為600~630℃，分解峰為630~680℃，900℃時(shí)的殘?zhí)柯蕿?7.89~80.03%，具有較好的耐熱性和較高的殘?zhí)柯?。?fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為556~587mpa，彎曲彈性模量為39.1~42.4gpa，拉伸強(qiáng)度為472~495mpa，拉伸彈性模量為31.2~33.5gpa，壓縮強(qiáng)度為197~201mpa，壓縮彈性模量為31.8~32.9gpa，剪切強(qiáng)度為27.1~28.9mpa，質(zhì)量燒蝕率為0.0579~0.0691g/s，線燒蝕率為0.0768~0.0884mm/s。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

（1）將1質(zhì)量份的有機(jī)硅和10質(zhì)量份的氧化鎂放入研磨機(jī)中研磨至30目；

（2）將50質(zhì)量份硼酚醛樹脂粉碎，加入乙醇配置成硼酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的膠液；

（3）將步驟（1）中有機(jī)硅和氧化鎂加入步驟（2）的膠液中，加入0.01質(zhì)量份催干劑辛酸鋅攪拌均勻；

（4）最后將pan基1k平紋碳布裁成1000mm×1000mm的布塊，放入步驟（3）攪拌均勻后的混合液中，置于通風(fēng)干燥處5h；

（5）將干燥后的布塊裁成200mm×200mm尺寸，放入烘箱中預(yù)烘30min，溫度為100℃，取出后鋪層模壓，最終采用層壓成型工藝制得氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料。

復(fù)合材料的起始分解溫度為600℃，分解峰為630℃，900℃時(shí)的殘?zhí)柯蕿?7.89%，具有較好的耐熱性和較高的殘?zhí)柯省?/p>

對制備的材料進(jìn)行固化處理，預(yù)固化溫度為145℃，固化溫度為170℃，后固化溫度為220℃，壓力為5mpa，固化時(shí)間為30min/mm時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐高溫性能最佳，此時(shí)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為556mpa，彎曲彈性模量為39.1gpa，拉伸強(qiáng)度為472mpa，拉伸彈性模量為31.2gpa，壓縮強(qiáng)度為197mpa，壓縮彈性模量為31.8gpa，剪切強(qiáng)度為27.1mpa，質(zhì)量燒蝕率為0.0691g/s，線燒蝕率為0.0884mm/s。

實(shí)施例2

一種氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

（1）將8質(zhì)量份的有機(jī)硅和15質(zhì)量份的氧化鎂放入研磨機(jī)中研磨至60目；

（2）將75質(zhì)量份硼酚醛樹脂粉碎，加入乙醇配置成硼酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的膠液；

（3）將步驟（1）中有機(jī)硅和氧化鎂加入步驟（2）的膠液中，加入0.5質(zhì)量份催干劑環(huán)烷酸鈷攪拌均勻；

（4）最后將pan基1k平紋碳布裁成1000mm×1000mm的布塊，放入步驟（3）攪拌均勻后的混合液中，置于通風(fēng)干燥處10h；

（5）將干燥后的布塊裁成200mm×200mm尺寸，放入烘箱中預(yù)烘50min，溫度為120℃，取出后鋪層模壓，最終采用層壓成型工藝制得氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料。

復(fù)合材料的起始分解溫度為615℃，分解峰為645℃，900℃時(shí)的殘?zhí)柯蕿?8.88%，具有較好的耐熱性和較高的殘?zhí)柯省?/p>

對制備的材料進(jìn)行固化處理，預(yù)固化溫度為150℃，固化溫度為187℃，后固化溫度為232℃，壓力為6mpa，固化時(shí)間為28min/mm時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐高溫性能最佳，此時(shí)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為578mpa，彎曲彈性模量為40.3gpa，拉伸強(qiáng)度為480mpa，拉伸彈性模量為32.4gpa，壓縮強(qiáng)度為199mpa，壓縮彈性模量為32.3gpa，剪切強(qiáng)度為27.5mpa，質(zhì)量燒蝕率為0.0623g/s，線燒蝕率為0.0826mm/s。

實(shí)施例3

一種氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

（1）將5質(zhì)量份的有機(jī)硅和12質(zhì)量份的氧化鎂放入研磨機(jī)中研磨至50目；

（2）將65質(zhì)量份硼酚醛樹脂粉碎，加入乙醇配置成硼酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的膠液；

（3）將步驟（1）中有機(jī)硅和氧化鎂加入步驟（2）的膠液中，加入0.3質(zhì)量份催干劑辛酸鈷攪拌均勻；

（4）最后將pan基1k平紋碳布裁成1000mm×1000mm的布塊，放入步驟（3）攪拌均勻后的混合液中，置于通風(fēng)干燥處8h；

（5）將干燥后的布塊裁成200mm×200mm尺寸，放入烘箱中預(yù)烘40min，溫度為110℃，取出后鋪層模壓，最終采用層壓成型工藝制得氧化鎂改性硼酚醛樹脂耐高溫復(fù)合材料。

復(fù)合材料的起始分解溫度為630℃，分解峰為680℃，900℃時(shí)的殘?zhí)柯蕿?0.03%，具有較好的耐熱性和較高的殘?zhí)柯省?/p>

對制備的材料進(jìn)行固化處理，預(yù)固化溫度為155℃，固化溫度為195℃，后固化溫度為250℃，壓力為8mpa，固化時(shí)間為20min/mm時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐高溫性能最佳，此時(shí)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為587mpa，彎曲彈性模量為42.4gpa，拉伸強(qiáng)度為495mpa，拉伸彈性模量為33.5gpa，壓縮強(qiáng)度為201mpa，壓縮彈性模量為32.9gpa，剪切強(qiáng)度為28.9mpa，質(zhì)量燒蝕率為0.0579g/s，線燒蝕率為0.0768mm/s。