本课题针对传统热防护材料法向和母向强度较低,烧蚀表面易剥离等问题,按照新一代高精度战略战术导弹的要求,借助碳纤维三维编织结构在整体性、抗烧蚀剥离性和力学性能方面的突出特点,从结构和功能一体化设计出发,探索适于三维编织复合材料成型的新型烧蚀树脂体系,研究树脂的分子设计及结构与性能关系等基础问题。本课题以综合性能优良的新型树脂- - 苯并恶嗪为研究对象,重点解决基础树脂低粘度、固化树脂高碳化率和复合材料高抗烧蚀性和强韧性。首先合成低分子量多官能基的苯并恶嗪中间体,然后按照RTM成型工艺和烧蚀树脂性能的要求,通过苯并恶嗪中间体与反应性第二组分树脂及催化剂的复配,实施树脂固化反应过程调控和固化产物结构调控,从理论上系统阐明RTM成型烧蚀树脂的组成、结构、固化反应、成型工艺及性能之间内在联系的规律性。成果对于开创热防护材料制备新技术,满足我军战略战术导弹的更新换代需求,提升国防水平具有十分重要的意义。
本项目是针对传统热防护材料法向和母向强度较低,烧蚀表面易剥离等问题,按照新一代高精度战略战术导弹的要求,从结构和功能一体化设计出发,研究适于三维编织复合材料成型的新型烧蚀树脂体系,研究树脂的分子设计及结构与性能关系等基础问题。项目以具有自主知识产权而且综合性能优良的新型树脂- - 苯并恶嗪为对象,围绕低粘度、高交联密度和高成炭率的要求,设计合成了含有-CHO、-CH2-CH=CH2、-C三CH、等三种反应性官能团的低分子量多官能基苯并噁嗪中间体,并将这些中间体与双环苯并恶嗪树脂或其它反应性共聚树脂及催化剂复配,制得了多种新型RTM烧蚀树脂,这些树脂具有粘度较低、适用期长、固化收缩小、固化树脂的成碳结构致密、耐烧蚀性能(氧乙炔质量烧蚀率小于0.03g/s)和力学性能明显优于传统烧蚀树脂(钡酚醛树脂)等特点。从理论上研究阐明了这些树脂在注射条件下的粘度-温度-时间关系,固化反应特性和固化机理,固化物的组成和结构与热稳定性、烧蚀性能和力学性能之间的关系。同时探索了引入稀土或过渡金属对提高树脂残碳率的影响。成果已获初步应用,对于开创热防护材料制备新技术,提升国防水平具有十分重要的意义。