CN112079992B

CN112079992B - 耐烧蚀有机硅/环氧树脂基碳纤维复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN112079992B
Application number: CN202011012756.XA
Authority: CN
Inventors: 陈洋; 另友权; 邹华维
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: CN112079992A

Abstract

本发明提供了一种耐烧蚀有机硅/环氧树脂基碳纤维复合材料。本发明通过采用苯基有机硅与环氧树脂共混，进而与碳纤维复合制备得到性质优良的有机硅/环氧树脂基碳纤维复合材料。本发明还提供上述材料的制备方法及其用途。该复合材料具有良好的耐烧蚀性能，并且烧蚀后形成的炭层具有非常优良的力学强度和密度，在低成本耐烧蚀复合材料和结构烧蚀一体化领域具有非常好的应用前景，可以应用于制备航天飞行器壳体材料、临近空间及大气层内高速飞行器、飞船、返回式卫星等航天航空设备的烧蚀防热结构及民用领域。

Description

耐烧蚀有机硅/环氧树脂基碳纤维复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种耐烧蚀有机硅/环氧树脂共混树脂基碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

航天器、临近空间及大气层内高速飞行器、飞船或返回式卫星等航天航空设备所在的环境极其恶劣，对耐热层的耐烧蚀、耐热流冲刷及机械力学性能等具有非常高的要求。耐烧蚀材料的作用机理是：材料受热后，由于其本身具有较低的导热系数，从而使得热量难以传导进入材料内部。这使得材料表面温度迅速升高。在高温作用下，材料中的低分子量物质和水分等挥发，而聚合物发生融化、升华和分解。最终，填料和/或聚合物形成的炭层保留在表面。耐烧蚀材料能够防止热侵入内部结构，对内部结构起到了热防护的作用。

炭/酚醛烧蚀材料成本低廉,防热耐烧蚀性能中等,被广泛应用于一次性使用的防热部件上,如火箭的端头材料、发动机喷管材料等。但酚醛树脂作为环氧树脂，其自身分子结构中含有侧羟基、脂肪链等薄弱结构导致环氧树脂的残炭率较低，因此环氧树脂要提升耐烧蚀性能则需要提升其残炭率。对于环氧树脂，提升其残炭率的方式有：一是在环氧树脂或固化剂分子结构中引入刚性基团，如苯环，联苯，稠环，杂环，酰亚胺等，但刚性基团的引入会提升体系的粘度，加工性能变差；二是提升环氧树脂的交联密度，制备多反应性官能团的环氧树脂或者固化剂，但这将进一步导致环氧树脂体系的韧性变差；三是纳米填料的引入，如SiO₂、蒙脱土、Al₂O₃和ZnO等无机纳米填料的引入对于提升环氧树脂残炭率具有积极作用，但这将影响后续增强体的加入。由于有机硅中的Si-O-Si结构键能大，键距长，键角大，有机硅化合物改性环氧树脂在提高其热氧稳定性、韧性以及耐烧蚀性能等方面具有独特的优势。

由于耐烧蚀材料在烧蚀后形成炭层会覆盖在原耐热层或耐烧蚀层的表面，对内部结构的保护和支撑起着重要的作用，因而，耐烧蚀材料在烧蚀后形成的炭层的力学性能具有重要的意义。但是，由于而烧蚀过程包括剧烈的熔融、升华和裂解，所以现有的部分耐烧蚀材料(例如环氧树脂基的材料)形成的炭层通常不确定性很强，炭层的结构也不够致密，导致材料成炭后的力学性能显著降低，这会大大降低烧蚀后炭层对内部结构的保护和支撑作用。目前的文献报道中，均是通过添加耐热填料来提高烧蚀后的力学性能，如石墨，二氧化硅，硼化锆，但是效果均不佳。因此。急需进一步研究和探索，研发烧蚀后形成的炭层具有非常优良的力学强度的耐烧蚀材料，克服现有材料的问题。

发明内容

为了解决前述耐烧蚀材料的问题，本发明提供了一种新的耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料制备方法和用途。

本发明首先提供了一种有机硅改性环氧树脂，它是由有机硅和环氧树脂共混制得。

进一步地，所述有机硅和环氧树脂共混是苯基有机硅和环氧树脂共混，所述苯基有机硅为端甲氧基甲基苯基硅氧烷。

进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

进一步地，所述有机硅与环氧树脂的重量比为：苯基有机硅1～70份：环氧树脂100～150份。

进一步地，所述有机硅改性环氧树脂还包括固化剂30～50份，所述固化剂选自4，4’-二氨基-3，3’-二氯二甲苯甲烷、二氨基苯甲烷、二氨基二苯基砜，优选地，为4，4’-二氨基-3，3’-二氯二甲苯甲烷。

本发明还提供了一种制备上述苯基有机硅改性环氧树脂的方法，包括以下步骤：

(1)固化剂熔融，环氧树脂预热；

(2)环氧树脂、固化剂和有机硅直接混匀得到苯基有机硅改性环氧树脂胶液；

所述步骤(1)中，固化剂熔融温度为130～170℃，环氧树脂预热温度为40～80℃；步骤(2)中混匀的温度为40～70℃。

本发明还提供了一种耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料，它是碳纤维增强的有机硅改性环氧树脂复合材料。

进一步地，所述耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料，由上述有机硅改性环氧树脂和碳纤维制备而成，所述碳纤维是总厚度为1.5～2.5mm的碳纤维布，所述有机硅改性环氧树脂用量为55～66g/400mm²碳纤维布，优选的，所述碳纤维布为聚丙烯腈基碳纤维布，厚度为0.25mm，重叠8层设置。

本发明还提供了上述耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将树脂胶液涂布在碳纤维布上，使树脂胶液充分浸润碳纤维布；

2)将步骤1)得到的混合物在模具中真空脱泡，加热固化，得到有机硅改性环氧树脂基碳纤维复合材料；

所述步骤2)中真空脱泡的条件为：140～160℃真空处理20～40分钟；固化条件为140～160℃处理2～3小时后升温到170～190℃处理3～4小时。

本发明还提供了上述耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料在制备航天航空设备的表面耐烧蚀层中的应用；

优选的，所述航天航空设备为航天器壳体、临近空间及大气层内高速飞行器、飞船或返回式卫星。实验结果表明，本发提供的耐烧蚀有机硅/环氧树脂共混树脂基碳纤维复合材料具有良好的耐烧蚀性能，并且烧蚀后形成的炭层具有非常优良的力学强度和密度，因而该复合材料在耐烧蚀材料领域具有非常好的应用前景，可以应用于制备航天器壳体、临近空间及大气层内高速飞行器、飞船或返回式卫星等航天航空设备的表面耐烧蚀层。的表面耐烧蚀层，应用前景优良。

本发明所指的“苯基有机硅改性环氧树脂用量为55～66g/400mm²碳纤维布”指每400mm²的碳纤维布用苯基有机硅改性环氧树脂的量为55～66g。显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1为耐烧蚀有机硅/环氧树脂共混树脂基碳纤维复合材料的制备流程图。

图2为复合材料在氮气氛围下测得的TGA(左)曲线和DTG(右)曲线。

图3为复合材料的弯曲强度(左)和弯曲模量(右)。

图4为复合材料400℃热解部分成炭后的弯曲强度。

图5为复合材料600℃热解完全成炭后的弯曲强度。

图6为不同炭化程度的复合材料的弯曲口照片。

图7为复合材料600℃完全成炭的层间断面扫描电镜图。

图8为复合材料的质量烧蚀率(左)和线烧蚀率(右)。

图9为复合材料烧蚀测试后的表面图。

图10为复合材料烧蚀中心区域(a)和烧蚀中心边缘区域(b)扫描电镜图。

图11为复合材料烧蚀截面图。

图12为复合材料烧蚀后表面炭层XRD谱图。

具体实施方式

实验原料与设备：环氧树脂E51(工业级，南通星辰合成材料有限公司)；碳纤维平纹布(T300，威海光威复合材料有限公司)；端甲氧基甲基苯基硅氧烷PMPS-S(工业级，中山科邦化工材料有限公司)；4，4’-二氨基-3，3’-二氯二甲苯甲烷MOCA(工业级，常山贝尔化学有限公司)；电子天平(JA1003，上海精科天平)；恒温加热磁力搅拌器(DF-101S，江苏金坛医疗仪器厂)；电热鼓风干燥箱(DHG-9075A，上海齐欣仪器公司)；真空干燥箱(DZF-101S，上海齐欣仪器公司)；万能材料试验机(Instron 5567，美国Instron公司)；扫描电子显微镜(JEOLJSM5900LV，日本JEOL电子公司)；热重分析仪(209F1 Iris，德国Netzsch公司)；动态热机械分析仪(Q800，美国TA公司)；X射线衍射仪(Ultima型X，日本Rigaku公司)

实施例1、本发明耐烧蚀有机硅/环氧树脂共混树脂基炭纤维复合材料的制备

1.裁剪8层20*20mm的碳纤维布，2层35*35mm的脱模布；

2.准备两块玻璃板当作上下底模，并用耐高温的树脂膜包覆，放置烘箱150℃预热30min；

3.按配比称取MOCA固化剂在150℃下熔融，E51在60℃下预热；

4.按比例称取预热好的E51、MOCA、有机硅PMPS-S在烧杯中60℃油浴锅中混合均匀，备用；

5.取出预热好的模具，涂上脱模剂，再铺一层脱模布；

6.用毛刷沾取树脂胶液涂布，使脱模布充分浸润，用刮板排除层间的气泡；

7.毛刷沾取树脂胶液，在上一层表面涂敷均匀，再用刮板排除气泡，循环直至铺满8层碳纤维布；

8.铺上脱模布，并排除气泡后，合模，在150℃，真空条件处理30min，以减少层间气泡；

9.在鼓风烘箱中150℃处理2h再180℃处理3h固化；

10.固化结束后，打开模具得到碳纤维复合材料。

树脂基体的配方表如表1所示：

表1：

	E51/g	PMPS-S/g	MOCA/g
				EFP-0	100	0	40
EPF-10	100	10	40
				EFP-30	100	30	40
EFP-50	100	50	40
				EFP-70	100	70	40

试验例1、密度测试

1、实验对象：实施例1制得的复合材料。

2、实验方法：根据GB 1463-88中浮力法测试树脂固化物及复合材料密度。采用细丝线将试样悬挂在水中，丝线质量可以忽略不计，故试样密度通过式计算：

ρ＝ρ_h·m₁/m₂

式中，ρ和ρ_h分别为试样密度和水密度，单位为g/cm³；m₁和m₂分别为试样在空气中质量和试样悬挂在水中的质量，单位为g。

3、实验结果：得到的复合材料参数如表2所示。

表2：

试验例2、TGA测试

1、实验对象：实施例1制得的复合材料。

2、实验方法

测量样品重量为3～10mg,升温速度为10℃/min，测试温度范围为30～800℃，通入的气体为氮气。

3、实验结果

复合材料的在氮气条件下的TGA和DTG图像如图2所示，热性能参数见表3。苯基有机硅引入复合材料后，热降解曲线并没有发生明显的变化。表明其对复合材料的热降解机制影响较小。由图2和表3得知，相对于没有添加有机硅的复合材料EPF-0，T_5％随着有机硅PMPS-S含量的增加而降低，T_max随PMPS-S含量增加而呈现增加的趋势。

表3

从TGA的测试结果可以发现，苯基有机硅对复合材料的热降解机制影响较小，而随着苯基有机硅含量增加，T_max呈增加趋势，说明材料的耐热性能有所提高。

试验例3、弯曲强度测试

1、实验对象：实施例1制得的复合材料以及实施例1制得的复合材料经高温处理部分成炭和完全成炭后的材料。

2、实验方法

部分成炭复合材料的制备：将实施例1的复合材料放置于石英管式炉中，通入N2，以10℃/min的升温速率达到400℃温度，并保持15min，随炉冷却至室温，即得部分成炭复合材料。

完全成炭复合材料的制备：将实施例1的复合材料放置于石英管式炉中，通入N2，以10℃/min的升温速率达到600℃温度，并保持15min，随炉冷却至室温，即得完全成炭复合材料。

根据GB/T 1449-2005在WDW-100型电子万能实验机上采用三点弯曲法测试复合材料的弯曲强度及弹性模量。弯曲强度测试时，跨厚比约为16，加载速度为2mm/min。厚2mm，宽15±0.5mm，长50mm，跨距30mm。

3、实验结果

实施例1得到的复合材料的弯曲强度和弯曲模量结果如表4和图3所示。

表4：

说明少量的有机硅对复合材料的弯曲强度有一定提高。

部分成炭的复合材料测试结果如表5和图4所示。

表5：

经过400℃15min热解后，复合材料的残重在65～75％，略高于700℃下的热残重。表明复合材料已经近似完全成炭。并且复合材料的厚度明显增加，密度明显降低，均降低在0.8g/cm³左右。随着有机硅的含量越高，复合材料的残重越大，密度也呈现一个增加的趋势。最大高于纯环氧树脂复合材料10％左右，表明有机硅能提高复合材料的成炭性能。经过热解后，与初始试样相比，强度略有下降。EPF-0的弯曲强度下降了98.41％，为8.99MPa。因为环氧树脂本身的耐热较差，在高温的环境下快速热解，导致复合材料层间的粘接性，急剧降低，界面严重破坏，不能有效传递载荷。而添加有机硅后，复合材料部分成炭的弯曲强度明显高于EPF-0，且随着有机硅含量的升高而呈现一个升高的趋势，表明有机硅能改善树脂复合材料在高温环境下与纤维的粘接性能，抑制复合材料的高温热解，减少热解产生的缺陷。随着有机硅含量的增大，炭层强度最高在70phr的情况下达到51.32MPa，相比初始试样只降低了85.71％，相比于EPF-0，炭层强度提高了570.86％，说明有机硅对环氧树脂复合材料在高温下炭层的力学性能提高是有明显作用的。

完全成炭的复合材料测试结果如表6和图5所示。

表6：

复合材料经过600℃15min热解后，残炭降低到70％以下，基本接近完全成炭。相对于部分成炭试样，密度进一步降低。从密度和残炭率得知，有机硅对复合材料的结构有显著的影响。有机硅含量越高，质量和密度损失越小。从复合材料的弯曲强度可以看出，完全成炭的弯曲强度均有大幅度的降低。EPF-0的弯曲强度只有原有的0.87％，4.9MPa。有机硅的引入能提高复合材料的炭层强度。并于在400℃热解部分成炭的弯曲强度变化趋势相近。有机硅含量为70phr时，炭层的弯曲强度达到9.44，是EPF-0的192.65％。相对于400℃部分成炭试样，强度进一步降低。

此外，图6展示了复合材料在不同成炭程度下的三点弯曲载荷测试断面图。从图可以得知，热解后的复合材料在三点弯曲载荷作用下呈现明显的层间破坏，而初始试样是弯曲破坏。随着成炭程度的升高，复合材料的层间破坏越严重。EPF-0的初始试样断裂方式为脆性断裂，而添加有机硅后，复合材料逐渐演变为韧性断裂。经过高温热解后，复合材料断口呈层间破坏。但是随着有机硅含量的升高，分层破坏逐渐减弱，表明其纤维和树脂在成炭条件下的粘接强度有一定的提高，这也弯曲强度的变化强度一致。

采用FEI Quanta 200型场发射扫描电子显微镜(SEM)观察试样层间断面形貌，待测试试样预先经过喷金处理。图7为复合材料在完全成炭下的层间断面SEM图。从图中可以明显看出，附着在纤维上的残炭随着有机硅含量的提高而明显升高。EPF-0的断面图中，可以明显的看到纤维表明的沟壑，而添加有机硅后，纤维已经被残炭包覆，纤维之间的空隙明显减小。这也是有机硅能提高复合材料高温成炭的弯曲强度的一个原因。

以上实验结果表明，苯基有机硅能提高复合材料的成炭性能，能改善树脂复合材料在高温环境下与纤维的粘接性能，抑制复合材料的高温热解，减少热解产生的缺陷，因而对环氧树脂复合材料在高温下炭层的力学性能提高有明显作用，本申请制得的有机硅/环氧树脂共混树脂基炭纤维复合材料具有很好的成炭后力学性能。

试验例4、耐烧蚀性能测试

1、实验对象：实施例1制得的复合材料。

2、实验方法

根据GJB323-96在武汉辰龙精密仪器有限公司生产的DR6130氧-乙炔烧蚀(Oxyacetylene Flame Test,OAFT)平台上测试复合材料的耐烧蚀性能。如图所示，焰流方向垂直于试样表面，高温气流对材料的剥蚀作用并不强烈。该实验常用于测试材料体系的耐高温烧蚀能力，简称耐烧蚀性能。烧蚀热流4186±418.6kW/m²,烧蚀时间为5s。

线烧蚀率和质量烧蚀率按以下公式计算：

R_m＝(m₁-m₂)/t

R_l＝(l₁-l₂)/t

式中：m₁和m₂分别代表烧蚀前后样品的质量；

l₁和l₂分别代表烧蚀前后样品的厚度；

T代表测试时间。

3、实验结果

氧乙炔烧蚀实验用于模拟测试试样在高热流的烧蚀环境。烧蚀过程中，试样的表面温度可以达到3000℃，已经远远高于复合材料的热降解温度。表7和图8为不同有机硅添加下复合材料在氧乙炔实验中的质量烧蚀率和线烧蚀率。从表7中可以看出，环氧树脂碳纤维复合材料的质量烧蚀率为0.11g/s，添加有机硅后，复合材料的质量烧蚀率有一定的下降。在添加10phrPMPS的复合材料EPF-10的质量烧蚀率最低，为0.1067g/s。随着有机硅含量的升高，复合材料的质量烧蚀率逐渐增大，并在10phr添加量以上时，质量烧蚀率高于复合材料。从复合材料的线烧蚀率可以看出，纯环氧树脂复合材料的线烧蚀率最高，达到0.0259mm/s。添加有机硅后复合材料材料的线烧蚀率明显降低，在10phr添加量时，线烧蚀率最低为0.0143mm/s，随着有机硅含量的升高，线烧蚀率逐渐升高。表明，有机硅能明显改善环氧树脂复合材料的耐烧蚀性能，在10phr的添加量的情况下，烧蚀性能最好。

表7：

采用FEI Quanta 200型场发射扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料经过烧蚀测试后的表面形貌。图9是复合材料经过高温烧蚀后的表面照片，图12为烧蚀中心的微观形貌。从宏观照片上可以看出，复合材料烧蚀后，EPF-0，EPF-50和EPF-70的试样表明出现的孔洞和脱层现象。相比于EPF-0，添加有机硅后能明显改善表面形貌，减小高温烧蚀后的缺陷。对比图9，可以明显看出EPF-10的烧蚀表面最为完整，但当随着有机硅含量的升高，表面的破坏逐渐严重，与线烧蚀率变化趋势大致相同。并且，在烧蚀表面附着的黑色的炭层也具有相同的变化趋势，在10phr有机硅的添加下，表面附着的炭层明显高于EPF-0，这是EPF-10的耐烧蚀性能最好的一个原因。通过图12进一步体现出有机硅对复合材料在高温下的氧化热解影响。从图10(a)中可以看出，EPF-0的烧蚀中心区域的纤维出现断裂，并且有尖锐的断裂面，同时纤维壁上有大量的孔洞，这是由于纤维被高温热流所冲刷氧化的结果。但是添加有机硅后，纤维冲刷面的氧化孔洞数量逐渐减小，氧化程度降低，表明有机硅能减缓纤维的氧化，从而提高复合材料的烧蚀性能。烧蚀表面的炭层形貌如图10(b)所示，可以明显看出，EPF-0热解产生的炭层较为疏松，有明显的裂纹，而添加有机硅后，热解产生的炭层变得更加平整，能有利于抵抗高速热流的冲刷。

采用FEI Quanta 200型场发射扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料经过烧蚀测试后，中心区域的烧蚀截面形貌，待测试试样预先经过喷金处理。图11为复合材料经过烧蚀测试后，中心区域的烧蚀截面图。沿截面从上往下，可以根据纤维的截面形貌大致分为炭层、热解层和原始层。但是热解层比较难以从图中区分。从图中可以明显看出，复合材料经过烧蚀后，树脂基体热解炭与下层纤维之间无有效粘结或相互反应，存在微观结构分层，纤维层界面破坏严重，产生大量的空隙，这也是导致复合材料在高温热解后外力破坏时发生层间破坏。EPF-0表面炭层的纤维层变得非常疏松，并出现大量的纤维毛糙，而添加有机硅后，EPF-10和EPF-50的炭层明显更加致密，结构更加规整，纤维束的破坏明显减弱。从EPF-0的热解层可以明显观察到，纤维增强体的破坏比较严重，大量纤维丝束之间发生明显分离，并且EPF-0的热解层和基质层之间的界面明显，而添加有机硅后，EPF-10和EPF-50和热解层和基质层截面明显更加模糊，说明添加有机硅能明显提高复合材料在高温热解后的界面结合能力，这些结果均表明有机硅能提高复合材料的耐烧蚀性能。

以上实验结果表明，苯基有机硅能改善表面形貌，减小高温烧蚀后的缺陷，减缓纤维的氧化，有利于抵抗高速热流的冲刷。而且还能够使烧蚀后炭层更加致密，减弱对纤维束的破坏，增强高温热解后的界面结合能力，明显改善环氧树脂复合材料的耐烧蚀性能。本申请制得的有机硅/环氧树脂共混树脂基炭纤维复合材料具有优异的耐烧蚀性能。

试验例5、XRD测试

1、实验对象：实施例1制得的复合材料。

2、实验方法：采用日本Rigaku公司的Ultima型X射线衍射仪对烧蚀试样的炭层进行XRD测试，Cu-Kɑ辐射(λ＝0.154nm)，连续记载扫描，管电压为40kV，管电流为35mA，扫描范围为5～85°。

3、实验结果：如图12所示，XRD谱图中峰的归属已经在图中标记出来。从图中可以看出，纯环氧树脂复合材料只有C相，表明复合材料经过高温热解成炭后只有炭层。而添加有机硅后，如EPF-50和EPF-70的XRD谱图在26°出现了吸收峰，这归属于SiC，表明复合材料在烧蚀后，表面的炭层结构中出现了SiC物质。SiC的生成主要是由有机硅在高温下热解与树脂和碳纤维发生的反应生成的。碳硅反应有利于提高炭层的致密度，从而提高复合材料的耐烧蚀性能。

以上实验表明，苯基有机硅的添加能够提高炭层致密度，提高复合材料的耐烧蚀性能。

综上，本发明提供了一种制备简单、易于成型加工的耐烧蚀有机硅/环氧树脂共混树脂基碳纤维复合材料及其制备方法，具有良好的耐烧蚀性能和力学性能。同时利用有机硅本身的高残炭，以及在高温下裂解，并与碳纤维发生炭硅反应，能增强树脂的炭层与碳纤维的粘接强度，提高烧蚀材料的炭层强度，提高烧蚀性能。

Claims

1.一种耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料，其特征在于：它是碳纤维增强的有机硅改性环氧树脂复合材料；所述有机硅改性环氧树脂是由苯基有机硅、环氧树脂和固化剂共混制得；所述苯基有机硅1~70重量份，环氧树脂100~150重量份，固化剂30~50重量份；所述有机硅改性环氧树脂用量为55~66g/400mm²碳纤维布；

所述苯基有机硅为端甲氧基甲基苯基硅氧烷；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述固化剂为4，4’-二氨基-3，3’-二氯二甲苯甲烷、二氨基苯甲烷或二氨基二苯基砜。

2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述碳纤维布为总厚度为1.5~2.5mm的碳纤维布。

3.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于：所述碳纤维布为总厚度为2mm的碳纤维布。

4.如权利要求1~3任一项所述的复合材料，其特征在于：所述碳纤维布为聚丙烯腈基碳纤维布。

5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述固化剂为4，4’-二氨基-3，3’-二氯二甲苯甲烷。

6.如权利要求1~3、5任一项所述的耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）固化剂熔融，环氧树脂预热；

（2）环氧树脂、固化剂和有机硅直接混匀得到苯基有机硅改性环氧树脂胶液；

（3）将树脂胶液涂布在碳纤维布上，使树脂胶液充分浸润碳纤维布；

（4）将步骤（3）得到的混合物在模具中真空脱泡，加热固化，得到有机硅改性环氧树脂基碳纤维复合材料；

所述步骤（1）中，固化剂熔融温度为130~170℃，环氧树脂预热温度为40~80℃；步骤（2）中混匀的温度为40~70℃；步骤（4）中真空脱泡的条件为：140~160℃真空处理20~40分钟；固化条件为140~160℃处理2~3小时后升温到170~190℃处理3~4小时。

7.如权利要求1~3、5任一项所述的耐烧蚀有机硅/环氧树脂基炭纤维复合材料在制备航天航空设备的表面耐烧蚀层中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述航天航空设备为航天器壳体、临近空间及大气层内高速飞行器、飞船或返回式卫星。