一種航天飛機艙內頂板用材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及高分子材料技術領域，具設及一種航天飛機艙內頂板用材料及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 據有關資料報導，航天飛行器的質量每減少1千克，就可使運載火箭減輕500千克， 而一次衛星發射費用達幾千萬美元。高成本的因素，使得航天飛機艙內頂板所用的材料質 輕，高性能顯得尤為重要。隨著航空航天工業的迅速發展，對材料的要求也日益苛刻，一個 國家新材料的研制與應用水平，在很大程度上體現了一個國家的國防和科研水平，因此許 多國家都把新材料的研制與應用放在科研工作的重要地位。為了適應航天領域日益苛刻的 要求，通用環氧樹脂已不能滿足要求，世界各國都在致力于開發各種高性能環氧樹脂，W便 于開發同高性能增強材料(如芳絕、碳纖維等)相匹配的樹脂體系。但總結起來，大都是在保 證環氧樹脂優異的工藝性的前提下，實現環氧樹脂的多官能化，W改善其固化物的耐熱性 和粘接性，并沒有綜合利用并發揮其他工程塑料的優良特性。
[0003] 申請號為200410025427.3,公開了一種航空航天飛行器用膨化聚四氣乙締密封板 材的制備方法，所述制備過程包括混料、預成型、推壓、壓延、干燥、膨化、定型工藝。使用該 發明制備獲得的聚四氣乙締結構密封板材，具有良好的化學穩定性、電絕緣性、自潤滑性、 克服了純聚四氣乙締密封材料的冷流性，不會隨著時間而硬化或脆化W及耐高低溫-240°C ~26(TC的特性，適用于各種形狀的平面密封;但是其硬度及初性不夠，對宇宙射線福射的抵 御能力也欠佳。
[0004] 申請號為200410025427.3,公開了一種航空機載設備用加熱可恢復原尺寸聚四氣 乙締板材的制備方法。制備過程包括預處理、預成型、塑化工藝、應力消除工藝、熱處理工 藝、平整定型工藝。使用該發明獲得的聚四氣乙締制品材料，具有良好的化學穩定性、電絕 緣性、耐高低溫性、加熱可恢復性、耐航空液壓油的特性，適用于航空機載設備液壓密封系 統保護圈及材料，但是初性欠佳，對宇宙射線福射的抵御能力也不夠。
【發明內容】
[0005] 本針對W上技術問題及需求形勢，本發明提供了一種航天飛機艙內頂板用材料及 其制備方法，制備出機械強度高、初性好、有較高的抗拉、抗壓強度，耐疲勞性能突出，耐熱， 耐腐蝕，抗宇宙射線福射的航天材料。
[0006] 本發明提供一種航天飛機艙內頂板用材料，由聚酷亞胺、聚四氣乙締、聚丙締臘、 聚苯硫酸和稀±氧化物組成，材料各組分的重量百分比為：
[000
[0001
[OOO' 勺：
[001(
[001 ' 勺： 本發明還提供一種航天飛機艙內頂板用材料的制備方法，制備方法為W下步驟： 步驟SOI:將聚酷亞胺、聚四氣乙締、聚丙締臘、聚苯硫酸和稀±氧化物混合粉碎成40曲1 ~50皿的顆粒。
[0012]步驟S02:在高壓條件下，升溫速率為80°C/小時~IOOtV小時的條件下將混合顆粒 升溫到450°C~500°C，并保溫5小時~8小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[001引步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻30分鐘~40分鐘，W消除應力。
[0014] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為40MPa~50MPa，升溫速率為80°C/小時~100 °C/小時的條件下升溫到250°C~300°C，然后在壓力為6MPa~IOM化的條件下漉壓定型，經過 降溫，得到航空材料。
[0015] 進一步地，上述的航天飛機艙內頂板用材料的制備方法步驟S02中，高壓條件具體 為:壓力為40MPa~50MPa。
[0016] 進一步地，上述的航天飛機艙內頂板用材料的制備方法步驟S04中，降溫具體為： 降溫速率為80 °C /小時~100 °C /小時。
[0017] 本發明制備的航天飛機艙內頂板用材料，W聚酷亞胺、聚四氣乙締、聚丙締臘、聚 苯硫酸和稀±氧化物為原材料，經過制備得到綜合性能優良的航天飛機艙內頂板用材料。 聚酷亞胺30%~40%、聚四氣乙締25%~35 %、聚丙締臘15%~20%、聚苯硫酸5%~10%的比例配 合能夠使材料的機械強度、初性、抗拉、抗壓強度得到最好的優化，1%~5%的稀±氧化物的 加入，增加了材料耐熱、耐腐蝕、抗宇宙射線福射的性能；同時在粗胚成形后，并不是直接漉 壓定型，而是經過應力消除處理30分鐘~40分鐘，增加了材料的耐疲勞性。
[0018] 相對于其他航天飛機艙內頂板用材料，本發明材料的主要優點有： 1、材料在同等厚度及質量條件下，具有高比強度、高比剛度、高初性、高損傷容限、抗腐 蝕、耐環境侵蝕性，能夠減輕航天器重量。
[0019] 2、所制備的材料既能承受氣動載荷又具備多功能。
[0020] 3、所制備的材料耐疲勞性好、使用壽命長、耐久性和可靠性佳。
【具體實施方式】
[0021] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可W相 互組合。下面將結合實施例來詳細說明本發明。
[0022] 實施例1 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 雙馬來酷亞胺:370g、聚四氣乙締:330g、聚丙締臘：180g、聚苯硫酸:90g、氧化姉:30g。
[0023] 其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將雙馬來酷亞胺370g、聚四氣乙締330g、聚丙締臘180g、聚苯硫酸90g、氧化姉 30g混合粉碎成45]im的顆粒。
[0024] 步驟S02:在壓力為45MPa的條件下，升溫速率為88°C/小時的條件下將混合顆粒升 溫到450°C，并保溫8小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[00巧]步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻34分鐘，W消除應力。
[0026] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為45MPa，升溫速率為89°C/小時的條件下升 溫到270°C，然后在壓力為8M化的條件下漉壓定型，經過降溫速率為89°C/小時的降溫處理， 得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0027] 實施例2 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 雙馬來酷亞胺:360g、聚四氣乙締:320g、聚丙締臘:180g、聚苯硫酸:100g、氧化銅:40g。 [00%]其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將雙馬來酷亞胺360g、聚四氣乙締320g、聚丙締臘180g、聚苯硫酸lOOg、氧化 銅40g混合粉碎成46]im的顆粒。
[0029] 步驟S02:在壓力為44MPa的條件下，升溫速率為86°C/小時的條件下將混合顆粒升 溫到460°C，并保溫6小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[0030] 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻36分鐘，W消除應力。
[0031] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為46MPa，升溫速率為86°C/小時的條件下升 溫到260°C，然后在壓力為6M化的條件下漉壓定型，經過降溫速率為86°C/小時的降溫處理， 得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0032] 實施例3 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 聚酷亞胺:370g、聚四氣乙締:310g、聚丙締臘：190g、聚苯硫酸:80g、氧化鐵:50g。
[0033] 其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將聚酷亞胺370g、聚四氣乙締310g、聚丙締臘190g、聚苯硫酸80g、氧化鐵50g 混合粉碎成47]im的顆粒。
[0034] 步驟S02:在壓力為47MPa的條件下，升溫速率為87°C/小時的條件下將混合顆粒升 溫到470°C，并保溫7小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[0035] 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻37分鐘，W消除應力。
[0036] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為47MPa，升溫速率為87°C/小時的條件下升 溫到270°C，然后在壓力為7M化的條件下漉壓定型，經過降溫速率為87°C/小時的降溫處理， 得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0037] 實施例4 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 聚酷亞胺:400g、聚四氣乙締:350g、聚丙締臘：150g、聚苯硫酸:50g、氧化巧:50g。
[0038] 其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將聚酷亞胺400g、聚四氣乙締350g、聚丙締臘150g、聚苯硫酸50邑、稀±氧化物 SOg混合粉碎成40]im的顆粒。
[0039] 步驟S02:在壓力為40MPa的條件下，升溫速率為80°C/小時的條件下將混合顆粒升 溫到450°C，并保溫5小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[0040] 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻30分鐘，W消除應力。
[0041] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為40MPa，升溫速率為80°C/小時的條件下升 溫到250°C，然后在壓力為6M化的條件下漉壓定型，經過降溫速率為80°C/小時的降溫處理， 得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0042] 實施例5 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 聚酷亞胺:300g、聚四氣乙締:310g、聚丙締臘:200g、聚苯硫酸:lOOg、氧化錯：lOg。
[0043] 其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將聚酷亞胺300g、聚四氣乙締310g、聚丙締臘200g、聚苯硫酸lOOg、氧化錯IOg 混合粉碎成50]im的顆粒。
[0044] 步驟S02:在壓力為50M化的條件下，升溫速率為IOOtV小時的條件下將混合顆粒 升溫到500°C，并保溫8小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[0045] 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻40分鐘，W消除應力。
[0046] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為50MPa，升溫速率為IOOtV小時的條件下 升溫到300°C，然后在壓力為IOMPa的條件下漉壓定型，經過降溫速率為IOOtV小時的降溫 處理，得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0047] 實施例6 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 聚酷亞胺:400g、聚四氣乙締:300g、聚丙締臘：190g、聚苯硫酸:70g、氧化館:40g。
[004引其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將聚酷亞胺400g、聚四氣乙締300g、聚丙締臘90g、聚苯硫酸70g、氧化館40g混 合粉碎成45]im的顆粒。
[0049]步驟S02:在壓力為475M化的條件下，升溫速率為90°C/小時的條件下將混合顆粒 升溫到475°C，并保溫6.5小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[0050] 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻35分鐘，W消除應力。
[0051] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為45MPa，升溫速率為90°C/小時的條件下升 溫到275°C，然后在壓力為8M化的條件下漉壓定型，經過降溫速率為90°C/小時的降溫處理， 得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0化2] 實施例7 一種航天飛機艙內頂板用材料，其原料組分包括： 聚酷亞胺:350g、聚四氣乙締:300g、聚丙締臘：175g、聚苯硫酸:75g、氧化錯:30g。
[0053] 其制備方法包括W下步驟： 步驟SOI:將聚酷亞胺350g、聚四氣乙締300g、聚丙締臘175g、聚苯硫酸75g、氧化錯30g 混合粉碎成4祉m的顆粒。
[0054] 步驟S02:在壓力為480M化的條件下，升溫速率為95°C/小時的條件下將混合顆粒 升溫到480°C，并保溫6小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚。
[0055] 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻40分鐘，W消除應力。
[0056] 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為47MPa，升溫速率為85°C/小時的條件下升 溫到280°C，然后在壓力為7.SMPa的條件下漉壓定型，經過降溫速率為95°C/小時的降溫處 理，得到航天飛機艙內頂板用材料。
[0化7] 實驗例1 本發明實施例^7材料與普通航天飛機艙內頂板用材料做性能試驗，性能見表1。
[0化引 親1忡能對照親
由上述試驗例可見，本發明材料的各項性能均高于普通航天飛機艙內頂板用材料。
[0059] W上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可W有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種航天飛機艙內頂板用材料，由聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯硫醚和稀 土氧化物組成，其特征在于，所述材料各組分的重量百分比為： 聚酰亞胺 30%-40% 聚四氟乙烯 25%-35% 聚丙烯腈 15%-20 % 聚苯硫醚 5% -10 % 稀土氧化物 1%-5%。2. 根據權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料，其特征在于，所述材料各組分的重 量百分比為： 聚酰亞胺 37% 聚四氟乙烯 31% 聚丙烯腈 19% 聚苯硫醚 8% 稀土氧化物 5%。3. 根據權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料，其特征在于，所述聚酰亞胺為雙馬 來酰亞胺。4. 根據權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料，其特征在于，所述材料各組分的重 量百分比為： 雙馬來酰亞胺 36% 聚四氟乙烯 32% 聚丙烯腈 18% 聚苯硫醚 10% 稀土氧化物 4%。5. 根據權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料，其特征在于，所述稀土氧化物為輕 稀土氧化物。6. 根據權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料，其特征在于，所述輕稀土氧化物為 氧化鋪。7. 根據權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料，其特征在于，所述材料各組分的重 量百分比為： 雙馬來酰亞胺 37% 聚四氟乙烯 33% 聚丙烯腈 18% 聚苯硫醚 9% 氧化鈰 3%。8. -種如權利要求1所述的航天飛機艙內頂板用材料的制備方法，其特征在于，制備方 法包括以下步驟： 步驟S01:將聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯硫醚和稀土氧化物混合粉碎成40μπι ~50μηι的顆粒； 步驟S02:在高壓條件下，升溫速率為80°C/小時~100°C/小時的條件下將混合顆粒升溫 到450°0500°C，并保溫5小時~8小時，使各物料顆粒充分融合，得到粗胚； 步驟S03:將步驟S02得到的粗胚放入水中降溫冷卻30分鐘~40分鐘，以消除應力； 步驟S04:將消除應力后的粗胚在壓力為40MPa~50MPa，升溫速率為80°C/小時~100°C/ 小時的條件下升溫到250°0300°C，然后在壓力為6MPa~lOMPa的條件下輥壓定型，經過降 溫，得到航空材料。9. 根據權利要求8所述的航天飛機艙內頂板用材料的制備方法，其特征在于，所述步驟 S02中高壓條件具體為:壓力為40MPa~50MPa。10. 根據權利要求8所述的航天飛機艙內頂板用材料的制備方法，其特征在于，所述步 驟S04中降溫具體為:降溫速率為80 °C /小時~100 °C /小時。
【專利摘要】本發明公開了一種航天飛機艙內頂板用材料，由聚酰亞胺30%－40%、聚四氟乙烯25%－35％、聚丙烯腈15%－20％、聚苯硫醚5%－10％、稀土氧化物1%－5％組成，經過粉碎、混合、消除應力、輥壓后制成，所制備的航天材料具有優良的機械強度、韌性、抗拉強度、抗壓強度，加入稀土氧化物使材料得耐熱、耐腐蝕、抗宇宙射線輻射的性能得到提升；同時在粗胚成形后，經過應力消除處理，增加了材料的耐疲勞性。
【IPC分類】C08L81/02, C08L27/18, C08L33/20, C08K3/22, B29C43/58, C08L79/08
【公開號】CN105713389
【申請號】CN201610295902
【發明人】王少平
【申請人】惠安縣泰達商貿有限責任公司