本发明属于火箭发动机外壳，具体涉及一种聚酰亚胺改性和树脂填充的火箭发动机壳体制备方法。
背景技术：
1、目前国家正大力发展航天事业，火箭发动机作为火箭的核心部件，起到了至关重要的作用。火箭发动机的壳体不仅容纳推进剂装药，也是承受很大载荷的压力容器，所以壳体也至关重要。火箭发动机壳体由于其没有内衬，气体更容易渗透，泄露。火药在壳体内燃烧释放气体，相当于对壳体快速充放气，如果壳体产生气体渗透，容易产生压力差，壳体发生屈曲变形，产生破坏。除此之外，火箭发动机壳体在制备过程中由于各种因素以及工艺实施不完善等造成最终存在空隙。空隙的存在严重地影响材料的质量和力学性能，为外界空气和水分扩散进外壳提供了路径，使聚合物降解并引起氧化作用，削弱纤维和基体的界面结合力，进而影响复合材料的层间剪切强度弯曲强度和模量、拉伸强度和模量、压缩强度和模量、抗疲劳以及高温性能。为了解决火箭发动机的纤维层气体渗透以及壳体在制造过程中纤维层出现空隙问题，急需设计一种新的火箭发动机外壳的制造方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺改性纤维层和树脂填充去纤维层空隙的火箭发动机壳体制备方法。
2、实现本发明目的的技术解决方案为：聚酰亚胺改性和树脂填充的火箭发动机壳体制备方法，包括如下步骤：
3、步骤(1)：配制聚酰胺酸溶液，在聚酰胺酸溶液中加入质量分数为25±2％的蒙脱石和质量分数为5±0.5％的聚乙二醇，形成改性聚酰胺酸混合溶液；
4、步骤(2)：将步骤(1)制备的改性聚酰胺酸混合溶液倒入浸胶槽，纤维束通过浸胶槽形成浸渍料，加热浸渍料去除有机溶剂；
5、步骤(3)：在砂芯模表面设置绝热层，将步骤(2)加热后的浸渍料缠绕在绝热层外，脱模得到壳体半成品；
6、步骤(4)：对壳体半成品进行挤压、并采用步骤(1)的改性聚酰胺酸混合溶液填充、从而去除壳体半成品纤维间的空隙；
7、步骤(5)：对步骤(4)去除空隙后的壳体半成品进行加热固化，使得聚酰胺酸发生亚胺化反应生成聚酰亚胺，得到聚酰亚胺改性和树脂填充的火箭发动机壳体。
8、进一步的，步骤(1)中配制聚酰胺酸溶液具体为：
9、采用n,n-二甲基乙酰胺作为有机溶剂，边搅拌边将1，2，4，5-均苯四甲酸二酐加入到n,n-二甲基乙酰胺中，待溶解后，分批次将与1，2，4，5-均苯四甲酸二酐等摩尔比的4，4’-二氨基二苯醚加入、并持续搅拌，形成浓度为10±2％的聚酰胺酸溶液。
10、进一步的，步骤(1)中加入蒙脱石和聚乙二醇时，需机械搅拌，搅拌速度为1000～1200r/min，搅拌持续10～15min。
11、进一步的，步骤(2)中采用的纤维束为碳纤维束，纤维束以横向速度0.5～1m/min横向通过浸胶槽，步骤(2)中加热的温度为50～100℃。
12、进一步的，步骤(3)中的缠绕方式为环向缠绕和/或螺旋缠绕。
13、进一步的，步骤(3)具体为：将切成片状的绝热层，一片一片粘胶贴在芯模表面，然后将聚酰胺酸预浸料预设设定张力后，按铺层优化得到的缠绕方法和顺序进行缠绕。
14、进一步的，步骤(4)采用的去除空隙的装置包括注胶管，密闭袋，钢管，热膨胀橡胶，橡胶盖和抽胶管；
15、工作时，将内部密封填充有热膨胀橡胶的壳体半成品置于密封袋内，密封袋一端连接注胶管、另一端连接抽胶管，密封袋置于钢管内，注胶管注入改性聚酰胺酸混合溶液，抽胶管持续抽出改性聚酰胺酸混合溶液，让混合聚酰胺酸混合溶液充满密闭袋，保持袋内压力为负压0.5±0.1mpa，加热至100～150℃，恒温15～30min，降至室温；脱模，取出去除空隙的壳体半成品。
16、进一步的，密封袋两端设有接口，注胶管、抽胶管和接口通过螺纹连接；注胶管、抽胶管的直径为发动机壳体直径的1/5～1/4，密闭袋的容积为发动机壳体体积的1.2～1.3倍、半径比发动机壳体半径大7～10mm；钢管长度比发动机筒身段大50～100cm，发动机壳体与钢管中间对齐，钢管半径比发动机壳体大4～6mm，热膨胀橡胶充满发动机壳体内腔，使用螺钉在发动机壳体两端安装橡胶盖并在螺钉周围加胶水密封。
17、进一步的，步骤(5)中的加热固化为阶梯式升温，具体为：加热至100℃持续1h，升至150℃持续1h，升至200℃持续1h，升至250℃持续2h，升至300℃持续2h，最后冷却至室温。
18、一种聚酰亚胺改性和树脂填充的火箭发动机壳体，采用上述的方法制备。
19、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
20、(1)本发明经分析提出了聚酰亚胺树脂改性的方法，提出了蒙脱土和聚乙二醇共改性的配比，可有效提高树脂阻气性能50％以上，并且保证力学性能；
21、(2)本发明使用空隙去除设备和工艺可以将纤维层的空隙填充并抽出气泡，减少了纤维层空隙含量，减少了外壳裂纹产生的可能性，增加了强度。
22、(3)本发明通过改性和去除空隙，能够制作出气密性良好，纤维层空隙少的火箭发动机外壳。强度更高，稳定性更强。
1.聚酰亚胺改性和树脂填充的火箭发动机壳体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中配制聚酰胺酸溶液具体为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中加入蒙脱石和聚乙二醇时，需机械搅拌，搅拌速度为1000～1200r/min，搅拌持续10～15min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中采用的纤维束为碳纤维束，纤维束以横向速度0.5～1m/min横向通过浸胶槽，步骤(2)中加热的温度为50～100℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的缠绕方式为环向缠绕和/或螺旋缠绕。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)具体为：将切成片状的绝热层，一片一片粘胶贴在芯模表面，然后将聚酰胺酸预浸料预设设定张力后，按铺层优化得到的缠绕方法和顺序进行缠绕。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(4)采用的去除空隙的装置包括注胶管(1)，密闭袋(3)，钢管(4)，热膨胀橡胶(5)，橡胶盖(7)和抽胶管(8)；
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，密封袋(3)两端设有接口，注胶管(1)、抽胶管(8)和接口通过螺纹连接；注胶管(1)、抽胶管(8)的直径为发动机壳体直径的1/5～1/4，密闭袋(3)的容积为发动机壳体体积的1.2～1.3倍、半径比发动机壳体半径大7～10mm；钢管(4)长度比发动机筒身段大50～100cm，发动机壳体与钢管中间对齐，钢管半径比发动机壳体大4～6mm，热膨胀橡胶(5)充满发动机壳体内腔，使用螺钉在发动机壳体两端安装橡胶盖(7)并在螺钉周围加胶水密封。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(5)中的加热固化为阶梯式升温，具体为：加热至100℃持续1h，升至150℃持续1h，升至200℃持续1h，升至250℃持续2h，升至300℃持续2h，最后冷却至室温。
10.一种聚酰亚胺改性和树脂填充的火箭发动机壳体，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的方法制备。
