碳纤维复合材料发动机壳体用高性能树脂基体的研制

       在综合考虑树脂黏度、力学性能、耐热性能的基础上，开发了适用于碳纤维复合材料火箭发动机壳体湿法缠绕成型工艺用耐高温和韧性环氧树脂基体。用差示扫描式量热法（DSC)、傅里叶红外光谱FT- IR等分析技术对该韧性树脂基体的固化反应动力学参数、树脂基体固化物的性能和复合材料的性能进行了系统的研究。结果表明，该韧性树脂基体黏度低，适用期长，韧性好，与碳纤维界面粘接强度高，所制得的复合材料火箭发动机壳体纤维强度转化率高，为今后相关方面的研究指明了方向。

       20世纪80年代中期以来，国外碳纤维开发迅猛发展，性能水平大幅度提高，抗强度由初期的215 GPa提高到目前的710 GPa并且有了优良的表面处理剂和树脂基体配合，强度转化率提到85%以上。

       环氧树脂是先进复合材料普遍应用的热固性树脂基体，是最早应用的缠绕大型固体火箭发动机壳体用树脂基体。按照增强材料分类，固体火箭发动机壳体发展大致经历了3个阶段，即从玻璃纤维到芳纶纤维再到碳纤维。目前各国在新研制的火箭发动机上几乎都采用碳纤维复合材料壳体，基体仍然普遍采用环氧树脂，这是与环氧树脂较好的耐热性、良好的粘接性以及优异的工艺性能是分不开的。尽管近年来为满足新型航空航天器件的需要，不断提高其使用温度，也采用了双马来酰亚胺树脂等聚酰亚胺树脂等高性能树脂基体，但是由于其工艺性的制约，仅在采用模压工艺制造的航空航天制品中得到了应用。目前，火箭发动机壳体用树脂基体仍然以环氧树脂为主，许多科技工作者都致力于开发高性能环氧树脂基体，以与不断提高的纤维增强材料的性能相匹配，更好地适应航空航天技术发展的新要求。对于碳纤维复合材料发动机壳体，目前仍存在着两种不同的观点：一种认为断裂延伸率是影响容器特性系数(pV/ W)的主要因素，为此建议大力开发高延伸率的韧性环氧树脂基体：另一种认为耐热性是主要影响因素，应致力于开发高耐热环氧树脂基体。鉴于以上两种不同的观点，本攻关项目拟分别开发高韧性和耐高温两种湿法缠绕树脂基体配方，这也代表了当今环氧树脂改性的两个主要方向。

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