磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，該方法采用纖維布預(yù)浸磷酸鹽膠液，然后鋪層、加壓固化的成型，制備了磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體，本發(fā)明的固化劑采用以氧化鋁為主體的多組分固化劑，不僅改善了固化速度和效率，而且氧化鉻和氧化鋯耐熱可達(dá)1700℃，從而進(jìn)一步提高了復(fù)合材料的耐高溫性能，本發(fā)明采用加壓固化的工藝，避免了固化過程中水蒸氣劇烈蒸發(fā)造成材料結(jié)構(gòu)疏松和大量的空隙率，有效保證了固化過程中材料的致密性和力學(xué)性能，同時(shí)，分步緩慢升溫的固化條件也有利于氣體能夠及時(shí)排出，減少材料內(nèi)部的氣孔率，有利于材料的致密性。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，且成本較低，適合于工程化生產(chǎn)。
【專利說明】磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)彈用透波天線罩制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，可應(yīng)用于短程、中程的地空、空空、艦載導(dǎo)彈。
【背景技術(shù)】
[0002]天線罩位于導(dǎo)彈的頭部，是彈體的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)部件，起著承載、隔熱、透波的作用，以保護(hù)罩內(nèi)雷達(dá)天線罩在惡劣的飛行環(huán)境中能夠正常工作。
[0003]隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的飛行馬赫數(shù)不斷提高，惡劣的飛行環(huán)境對(duì)導(dǎo)彈天線罩材料提出了更高的要求，須承受更高的溫度和熱沖擊，滿足優(yōu)良的電性能，在高溫下能夠保持較高的機(jī)械強(qiáng)度等等。傳統(tǒng)的樹脂基復(fù)合材料耐高溫性能較差，適用溫度相對(duì)較低(最高在500°C)，主要用于低馬赫，很難滿足高馬赫導(dǎo)彈天線罩的使用要求。目前研究和應(yīng)用較多的石英復(fù)合陶瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等雖然具有優(yōu)異的電氣性能和耐高溫性能,但陶瓷材料脆性大,損傷容限低、成品率低,且成型工藝復(fù)雜,成本較高，限制了其廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有天線罩不耐高溫、脆性大、成品率低、工藝復(fù)雜、成本高的缺陷，提供一種磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，該方法具有生產(chǎn)周期短、成本低等特點(diǎn)，生產(chǎn)的天線 罩罩體使用溫度范圍為600~1000°C，能夠滿足短中程地空、空空、艦載導(dǎo)彈的使用要求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，包括以下步驟:
[0006]I)準(zhǔn)備天線罩體的成型芯模和外模具，及預(yù)處理高硅氧纖維布或石英纖維布所得的纖維布，并根據(jù)天線罩罩體尺寸及質(zhì)量要求，確定纖維布的大小和鋪層數(shù)量；
[0007]2)在成型芯模和外模具上均勻涂抹脫模劑；
[0008]3)用刮刀將磷酸鹽膠液均勻地涂到每一塊纖維布上并搟平，然后將涂好的纖維布平整地逐層鋪疊在成型芯模上，鋪設(shè)過程中每鋪兩層，碾壓一次，保證纖維布表面平整；
[0009]4)纖維布鋪設(shè)完畢后，將外模具套裝在成型芯模上，擰緊模具的加壓螺栓，施加壓力以使成型芯模和外模具之間的纖維布?jí)簩?shí)；
[0010]5)然后將罩體成型模具放置于烘箱中，加熱固化，固化完成后，冷卻至室溫，脫模取出罩體毛還;
[0011]6)對(duì)罩體毛坯機(jī)械加工至所需尺寸，即得到磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體。
[0012]其中，步驟I)所述高硅氧纖維布或石英纖維布的預(yù)處理方法為:將高硅氧纖維布或石英纖維布在200~300°C的空氣中氧化以完全去除其表面的含氧聚合物；一般氧化的時(shí)間為I~3h，含氧聚合物為環(huán)氧樹脂、聚酞亞胺、醚類等；纖維布在生產(chǎn)過程中，為避免卷繞、織造工藝過程中的損傷通常要進(jìn)行上漿處理，表面漿的主要成分為含氧聚合物，如環(huán)氧樹脂、聚酞亞胺、醚類等，它們的存在會(huì)嚴(yán)重影響纖維布與磷酸鹽基體界面之間的結(jié)合強(qiáng)度，因此需將纖維布在200~300°C的空氣中進(jìn)行氧化處理，氧化的時(shí)間為I~3h，以除去其表面的含氧聚合物；
[0013]步驟3)所述磷酸鹽膠液的配制方法為:將磷酸鹽樹脂與固化劑按照1:0.5~I的質(zhì)量配比進(jìn)行配制，充分地研磨混合，得到質(zhì)地均勻(無固體顆粒存在、類似環(huán)氧樹脂狀態(tài))的膠液，其粘度為1.0~1.25Pa.S，然后將膠液靜置2~4h，備用。膠液的粘度為1.0~1.25Pa.S較為適宜，粘度過小，膠液的流動(dòng)性較好，附著在纖維布上的膠液太少，會(huì)造成纖維布層間的磷酸鹽基體減少，影響材料的性能；粘度過大，膠液的流動(dòng)性較差，對(duì)纖維布的浸潤(rùn)效果變差，會(huì)造成纖維布層間的磷酸鹽基體分布不均勻，影響材料性能的穩(wěn)定性。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟3)中，磷酸鹽樹脂為磷酸鋁樹脂或磷酸鉻鋁樹脂。
[0015]可選地，所述步驟3)中，固化劑為氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻中一種或幾種的混合物，所述固化劑的粒度為微米級(jí)和納米級(jí)。
[0016]優(yōu)選地，所述纖維布為預(yù)處理高硅氧纖維布或石英纖維布所得的纖維布，所述步驟3)中，固化劑為氧化鋁和氧化鉻的重量比為4~5:1的混合物。
[0017]優(yōu)選地，所述步 驟3)中，固化劑為氧化鋁、氧化鉻、氧化鋯的重量比為7~8:1:2的混合物。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟3)中，纖維布上所涂磷酸鹽膠液的用量為纖維布重量的2~3倍。
[0019]優(yōu)選地,所述步驟4)中，施加壓力的大小為2~5MPa。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟5)中，加熱固化的條件為:以10°C /h的升溫速率由室溫升溫至150°C，保溫2~4h，然后以25°C /h的升溫速率升溫至180°C，保溫2~4h，自然降溫。
[0021]本發(fā)明的有益效果:采用纖維布預(yù)浸磷酸鹽膠液，然后鋪層、加壓固化的成型工藝方法制備了磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體，優(yōu)點(diǎn)如下:
[0022]I)該工藝方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，且成本較低，適合于工程化生產(chǎn)。
[0023]2)本發(fā)明的固化劑采用以氧化鋁為主體的多組分固化劑，不僅改善了固化速度和效率，而且氧化鉻和氧化鋯耐熱可達(dá)1700°C，從而進(jìn)一步提高了復(fù)合材料的耐高溫性能。
[0024]3)本發(fā)明采用加壓固化的工藝方法，避免了固化過程中水蒸氣劇烈蒸發(fā)造成材料結(jié)構(gòu)疏松和大量的空隙率，有效保證了固化過程中材料的致密性和力學(xué)性能。同時(shí)，分步緩慢升溫的固化條件也有利于氣體能夠及時(shí)排出，減少材料內(nèi)部的氣孔率，有利于材料的致密性。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例1
[0027]某工程短程導(dǎo)彈天線罩罩體的制備:
[0028]I)準(zhǔn)備天線罩體的成型芯模和外模具，根據(jù)天線罩罩體尺寸及質(zhì)量要求，確定高硅氧纖維布的大小和鋪層數(shù)量。
[0029]2)高硅氧纖維布的預(yù)處理:將其在200°C空氣氧化2h，去除纖維布表面環(huán)氧型聚合物。
[0030]3)磷酸鹽膠液的配制:將磷酸鉻樹脂與固化劑(氧化鋁:氧化鉻=4:1)按照1:
0.8的質(zhì)量配比進(jìn)行配制，在容器中充分的研磨混合，直到膠液中無固體顆粒存在，且呈類似環(huán)氧樹脂狀態(tài)，粘度要求在1.0~1.25Pa.S。然后將膠液靜置2h。
[0031]4)在成型芯模和外模具上均勻涂抹脫模劑。
[0032]5)預(yù)浸布的鋪層:用刮刀將配制的磷酸鉻膠液均勻地涂到預(yù)處理后的高硅氧纖維布上并搟平(磷酸鉻膠液與高硅氧纖維布的質(zhì)量比為7:3)，然后將涂好的高硅氧纖維布鋪在罩體成型芯模上，要求纖維布平整、無褶皺。然后逐層鋪疊，每鋪兩層，碾壓一次，保證纖維布表面平整、無褶皺。
[0033]6)鋪層至設(shè)定的厚度，將外模具套裝在成型芯模上，擰緊模具的加壓螺栓，施加2MPa的壓力。
[0034]7)然后將罩體成型模具放置于烘箱中，按照如下固化條件進(jìn)行固化:以10°C /h的升溫速率由室溫升溫至150°C，保溫2h，然后以25°C /h的升溫速率升溫至180°C，保溫3h，自然降溫。固化完成后，冷卻至室溫，脫模取出罩體毛坯。
[0035]8)對(duì)罩體毛坯機(jī)械加工至所需尺寸，即可得到磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體。
[0036]采用本發(fā)明制 備的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體經(jīng)受實(shí)際工作環(huán)境考核而無破壞:駐點(diǎn)部位溫度600~900°C，大面積溫度400~500°C。產(chǎn)品隨爐試樣性能如下:
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，包括以下步驟: 1)準(zhǔn)備天線罩體的成型芯模和外模具，及預(yù)處理高硅氧纖維布或石英纖維布所得的纖維布，并根據(jù)天線罩罩體尺寸及質(zhì)量要求，確定纖維布的大小和鋪層數(shù)量； 2)在成型芯模和外模具上均勻涂抹脫模劑； 3)用刮刀將磷酸鹽膠液均勻地涂到每一塊纖維布上并搟平，然后將涂好的纖維布平整地逐層鋪疊在成型芯模上，鋪設(shè)過程中每鋪兩層，碾壓一次，保證纖維布表面平整； 4)纖維布鋪設(shè)完畢后，將外模具套裝在成型芯模上，擰緊模具的加壓螺栓，施加壓力以使成型芯模和外模具之間的纖維布?jí)簩?shí)； 5)然后將罩體成型模具放置于烘箱中，加熱固化，固化完成后，冷卻至室溫，脫模取出罩體毛還； 6)對(duì)罩體毛坯機(jī)械加工至所需尺寸，即得到磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體。 其中，步驟I)所述高硅氧纖維布或石英纖維布的預(yù)處理方法為:將高硅氧纖維布或石英纖維布在200~300°C的空氣中氧化以完全去除其表面的含氧聚合物； 步驟3)所述磷酸鹽膠液的配制方法為:將磷酸鹽樹脂與固化劑按照1:0.5~I的質(zhì)量配比進(jìn)行配制，充分地研磨混合，得到質(zhì)地均勻的膠液，其粘度為1.0~1.25Pa.S，然后將膠液靜置2~4h，備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，磷酸鹽樹脂為磷酸鋁樹脂或磷酸鉻鋁樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，固化劑為氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻中一種或幾種的混合物，所述固化劑的粒度為微米級(jí)和納米級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，固化劑為氧化鋁和氧化鉻的重量比為4~5:1的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，固化劑為氧化鋁、氧化鉻和氧化鋯的重量比為7~8:1:2的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，纖維布上所涂磷酸鹽膠液的用量為纖維布重量的2~3倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟4)中，施加壓力的大小為2~5MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的磷酸鹽復(fù)合材料天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟5)中，加熱固化的條件為:以10°C /h的升溫速率由室溫升溫至150°C，保溫2~4h，然后以25°C /h的升溫速率升溫至180°C，保溫2~4h，自然降溫。
【文檔編號(hào)】C04B28/34GK103936390SQ201410060342
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】尹正帥, 佘平江, 郭培江, 張軍, 吳廣力 申請(qǐng)人:湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司