[01012363]航空航天用高性能复合材料及结构件的关键技术研发与产业化

该项目属于高性能高分子材料及其先进复合材料研究领域。先进聚合物基复合材料(ACM)是重要的航空航天装备结构材料，其发展水平是制约未来新型飞机、高速飞行器等国家重大工程装备需求和缩小与发达国家差距的决定因素。该项目在“十二五、十三五”总装预研项目、国家自然科学基金项目、江苏省战略性新兴产业发展专项资金项目等计划的支持下，攻克了耐高温环氧树脂、双马树脂(BMI)单体的设计合成及改性树脂制备、纤维表面在线等离子体处理和复合材料界面调控、复合材料结构轻量化综合计算分析等一系列关键技术，研发出高性能复合材料及其结构件，推动了产品升级换代，促进了装备减重增程。 项目主要技术创新点如下：(1)发明含芳杂环耐高温双马树脂设计合成与制备技术，在国际上首次设计合成了两类八种耐温在230～320℃可调控的含酞和芴侧基链延长型和含1，3，4-噁二唑不对称结构双马系列树脂，将其应用于航空发动机用复合材料结构件的生产，攻克了现役聚酰亚胺复合材料结构件普遍存在的制造缺陷超标导致使用安全性降低、壳体分层扩展导致部件寿命降低等技术难点，保证了产品在长期使用温度280℃时，使用寿命不低于3000小时。(2)发明碳纤维筒子架、碳纤维面料的移动上胶装置、碳纤维预浸机上胶间隙调整系统等新技术装备，解决了预浸料制备过程中经纱上机张力不均匀、布面不平整，织物中碳纤维弯曲、胶体厚度不均匀等技术难点，使经纱张力极差与平均张力之比小于10％、精确控制含胶量偏差在0.5％-1.0％之间，显著提高织物经向断裂强力。(3)发明双马树脂基复合材料低温等离子体界面改性技术，使连续纤维与BMI树脂基体复合材料的界面剪切强度提高幅度达到30％以上，从而使其具有更加优异的综合力学性能，极大地拓展了高性能碳纤维、芳纶纤维复合材料应用领域。(4)攻克复合材料结构轻量化综合计算分析设计技术，通过计算校核结构强度，选取最优的纤维缠绕线型及最佳的铺层角度，有效降低结构件的消极质量，以最小的密度、最薄的尺寸满足性能设计要求。 项目现有10项授权专利，其中发明专利8项。“含1，3，4-噁二唑结构双马来酰亚胺及其制备方法”荣获2016年第十八届中国专利优秀奖；发表被SCI收录论文67余篇，撰写《含芳杂环结构双马来酰亚胺树脂》等学术专著2部；研究成果已成功应用于“快舟-11”运载火箭全复材固体发动机燃烧室壳体、航空发动机复合材料外涵机匣、卫星天线罩、翼龙Ⅱ无人机机翼、V尾等结构件的研制，实现减重5％～30％，满足了结构轻量化的发展趋势；项目累计新增销售额约6.5亿元，新增就业岗位70个，经济社会效益显著。 该项目的实施突破了国外对高性能高分子材料的技术垄断和封锁，极大提升了中国高性能复合材料在航空航天领域的工程应用水平，增强了中国在航空航天领域的核心竞争力，为飞机、火箭等装备减重增程和满足国家重大国防工业工程需求提供了强有力的保障，社会效益重大。