一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂及其制備方法，針對樹脂膜熔滲工藝現有熱固性樹脂基體工藝性能差、成本較高、耐熱性能(如殘炭率低)應用于燒蝕材料方面的不足，本發明專利技術采用熱塑性聚氨酯，硼酚醛樹脂來協同提高熱固性酚醛樹脂的工藝性能和耐熱性能，并獲得滿足樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕熱樹脂膜(片)的制備方法。利用該膜片制備的復合材料既有耐燒蝕性和抗氧化性能，又兼顧成本低和優異的耐熱性、良好的工藝性能，可廣泛用于制備耐燒蝕熱防護材料、碳材料以及耐磨材料，用于航空航天，電子科技等尖端領域。

【技術實現步驟摘要】
一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂及其制備方法
本專利技術涉及一種樹脂及其制備方法，具體涉及一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂及其制備方法。
技術介紹
目前，如何利用低成本制造技術制備高性能復合材料是國際復合材料研究領域的研究重點。樹脂傳遞模塑(RTM，ResinTransferMolding)具有效率高、投資少、工作環境好、不采用預浸料，又能很大程度上不采用熱壓罐成型方法，從而大大降低制造成本。因成型過程為閉模操作，受預制件種類、樹脂種類、模具結構成本等因素影響，在制備大型尺寸部件時工藝上很難實現。樹脂膜熔滲工藝(RFI，ResinFilmInfusion)是基于RTM成型技術上發展起來的一項新方法。不僅繼承了RTM的優勢，又具有樹脂分布均勻、浸潤纖維路線短、加工窗口寬、適宜制造大尺寸和形狀復雜的復合材料構件、在工藝中只采用傳統的真空袋壓制成型方法，免去了RTM工藝所需的樹脂計量注射設備及雙面模具的加工，大大降低制造成本等優勢。基于RFI工藝特點，對樹脂基體的工藝性能有嚴格的要求而限制其應用的推廣。二十世紀七十年代，美國國家航空航天局(NASA，NationalAeronauticsandSpaceAdministration)率先進行RFI工藝及其樹脂膜的研究，通過和波音公司合作采用RFI工藝成功生產出13m長的商用飛機機翼蒙皮。隨著RFI工藝的不斷完善，國內外科研機構和復合材料制造廠家相繼開展以環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、雙馬來酰亞胺等為基體的RFI樹脂膜的研制。作為高性能基體材料，尤其是在作為耐燒蝕復合材料基體樹脂使用時，不僅要求樹脂具有高耐熱性、高強度、高模量和高韌性，對樹脂基體的耐燒蝕性能有明確的要求。現已有樹脂基復合材料不能滿足耐高溫、耐燒蝕等燒蝕材料的要求。梁濱(專利號：2010101471367)采用加入向反應體系中引入柔性基團的酚類單體與甲醛，苯酚進行共聚改性，得到熱固性酚醛樹脂膜。雖得到樹脂膜可以滿足RFI工藝，但在此制備過程降低了酚醛樹脂的交聯密度，使改性樹脂膜的耐熱性能和耐燒蝕性能不能滿足燒蝕材料的要求。顧嬡娟等(專利號：200910181349)采用超支化聚硅氧烷改性雙馬來酰亞胺樹脂以期獲得韌性，耐熱性，介電性能得到改善的樹脂膜，但超支化聚合物和雙馬來酰亞胺樹脂在實際生產過程中成本較高，其耐熱性和韌性同樣不能滿足耐燒蝕材料發展要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂及其制備方法，該樹脂韌性好，耐火性強，并且制作過程簡單。為達到上述目的，本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂由按質量份數為100份的熱固性酚醛樹脂、1～20份的聚氨酯及0～20份的硼酚醛樹脂組成。硼酚醛樹脂的質量份數為4-12份。所述熱固性酚醛樹脂為鋇酚醛樹脂、鉬酚醛樹脂、鎢酚醛樹脂、氨酚醛樹脂、磷酚醛樹脂、酚三嗪樹脂及苯并噁嗪樹脂中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。所述聚氨酯為聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、脂肪族聚氨酯、芳香族聚氨酯及丙烯酸聚氨酯中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。所述硼酚醛樹脂為芳基硼酚醛樹脂、熱塑性硼酚醛樹脂及熱固性硼酚醛樹脂中的一種或幾種按任意比例混合的混合物。本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法包括以下步驟：1)稱取熱固性酚醛樹脂溶液、聚氨酯及硼酚醛樹脂，將熱固性酚醛樹脂溶液放置到聚四氟乙烯薄膜上并鋪平，再放入真空干燥箱中，真空干燥后降至室溫并取出，得熱固性酚醛樹脂的預聚物；2)將聚氨酯及硼酚醛樹脂加入到將步驟1)所得的熱固性酚醛樹脂的預聚物中，攪拌均勻，得混合物；3)將步驟2)得到的混合物于烘箱中，在90-150℃的溫度條件下反應，待其反應完成后，得樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕熱樹脂。步驟1)中真空干燥過程中的溫度為40-80℃、時間為6-15h。步驟2)中將熱固性酚醛樹脂的預聚物放置到60-90℃的烘箱中10-30min；步驟2)中將聚氨酯及硼酚醛樹脂加入到熱固性酚醛樹脂的預聚物中，攪拌均勻后，置于烘箱5-30min。步驟3)中的混合物在90-150℃下反應10-90min。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂在制作過程中，通過向熱固性酚醛樹脂中加入具有獨特柔韌性、耐火性強、機械性能優良等特點的聚氨酯，從而使制備的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂更好的滿足樹脂膜熔滲工藝的要求。此外，為提高樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的耐熱性，抗氧化能力及耐燒蝕性能向樹脂膜基體中引入含硼酚醛樹脂，并使其能夠滿足良好的工藝性。此專利技術涉及的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂，制備過程簡單，實用性極強。附圖說明圖1為實施例一及實施例三中的樹脂膜動態升溫黏度曲線；圖2為實施例一及實施例三空氣氛下酚醛樹脂膜固化物TG曲線；圖3為實施例一及實施例三氮氣氛下酚醛樹脂膜固化物TG曲線。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細描述：實施例一所述樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂按質量份數由100份的鋇酚醛樹脂、20份的聚酯型聚氨酯及5份的芳基硼酚醛樹脂按任意比例混合的混合物組成；本專利技術樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法包括以下步驟：1)將鋇酚醛樹脂溶液放置到聚四氟乙烯薄膜上并鋪平，再放入真空干燥箱中，真空干燥后降至室溫并取出，得鋇酚醛樹脂的預聚物；2)將聚酯型聚氨酯及芳基硼酚醛樹脂與步驟1)所得熱固性鋇酚醛樹脂按任意比例混合，攪拌均勻后，得混合物；3)將步驟2)得到按任意比例混合的混合物置于烘箱中，在100℃的溫度條件下反應，待其反應完成后，得樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕熱樹脂。步驟1)中真空干燥過程中的溫度為67℃，時間為11h。步驟2)中將鋇酚醛樹脂的預聚物放置到70℃的烘箱中20min；步驟2)中將聚酯型聚氨酯及芳基硼酚醛樹脂按任意比例混合的混合物加入到鋇酚醛樹脂的預聚物中，攪拌均勻后，置于烘箱30min。步驟3)中的混合物在100℃下反應30min。實施例二本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂由按質量份數為100份的鋇酚醛樹脂及4份的聚酯型聚氨酯組成；本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法包括以下步驟：1)將鋇酚醛樹脂溶液放置到聚四氟乙烯薄膜上并鋪平，再放入真空干燥箱中，真空干燥后降至室溫并取出，得鋇酚醛樹脂的預聚物；2)將聚酯型聚氨酯與步驟1)所得鋇酚醛樹脂按任意比例混合，攪拌均勻后，得混合物；3)將步驟2)得到按任意比例混合的混合物置于烘箱中，在100℃的溫度條件下反應，待其反應完成后，得樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕熱樹脂。步驟1)中真空干燥過程中的溫度為75℃，時間為10h。步驟2)中將鋇酚醛樹脂的預聚物放置到70℃的烘箱中30min；步驟2)中將聚酯型聚氨酯加入到鋇酚醛樹脂的預聚物中，攪拌均勻后，置于烘箱10min。步驟3)中的混合物在100℃下反應25min。實施例三本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂由按質量份數為100份的鋇酚醛樹脂、4份的聚酯型聚氨酯及2份的芳基硼酚醛樹脂按任意比例混合的混合物組成；本專利技術所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法包括以下步驟：1)將鋇酚醛樹脂溶液放置到聚四氟乙烯薄膜上并鋪平，再放入真空干燥箱中，真空干燥后降至室溫并取出，得鋇酚醛樹脂的預聚物；2)將聚酯型聚氨酯及芳基硼酚醛樹脂與步驟1)所得鎢本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂，其特征在于，由按質量份數為100份的熱固性酚醛樹脂、1?20份的聚氨酯及0?20份的硼酚醛樹脂組成。

【技術特征摘要】
1.一種樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法，其特征在于，樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂由按質量份數為100份的熱固性酚醛樹脂、1-20份的聚氨酯及2-20份的硼酚醛樹脂組成，包括以下步驟：1)稱取熱固性酚醛樹脂溶液、聚氨酯及硼酚醛樹脂，將熱固性酚醛樹脂溶液放置到聚四氟乙烯薄膜上并鋪平，再放入真空干燥箱中，真空干燥后降至室溫并取出，得熱固性酚醛樹脂的預聚物；2)將聚氨酯及硼酚醛樹脂加入到步驟1)所述的熱固性酚醛樹脂預聚物中，攪拌均勻后，得混合物；3)將步驟2)得到的混合物置于烘箱中，在90-150℃的溫度條件下反應，待其反應完成后，得樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕熱樹脂。2.根據權利要求1所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法，其特征在于，步驟1)中真空干燥過程中的溫度為40-80℃、時間為6-15h。3.根據權利要求1所述的樹脂膜熔滲工藝用耐燒蝕樹脂的制備方法，其特征在于，步驟2)中將聚氨酯及硼酚醛樹脂加入到熱固性酚醛樹脂的預聚物中，攪拌均勻后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：井新利，劉育紅，姜雪，呂游，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61