白炭黑、B4C改性酚醛树脂粘接石墨高温性能研究

在B4C改性酚醛树脂（phenol-formaldehyde resin,PF)高温粘接剂的基础上,向其中添加白炭黑（超细SiO2)制备新型粘接剂,并对石墨材料进行粘接和热处理,测试了不同温度热处理后的粘接强度。结果表明,2550℃处理后新型粘接剂仍具有理想的耐热温度和粘接强度。利用扫描电镜（SEM）对样品断面形貌进行观察,研究了粘接界面的组成和结构变化及其与粘接性能之间的关系。实验结果表明,白炭黑的添加,对提高胶层的致密性和粘接强度具有明显的效果。     

白炭黑、B4C改性酚醛树脂热解过程的红外分析

以白炭黑(超细SiO2)、B4C对酚醛树脂(Phenol-Formaldehyde Resin, PF)改性后制备的高温粘结剂具有较好的粘接效果.本文借助于红外光谱(IR)对不同温度热处理后的粘接样品进行结构分析,以考察热解过程中的结构变化特点及其与性能间的相关性.     

B_4C在石墨高温粘接过程中的组成和结构变化及改性机理

以酚醛树脂 (Phenol- form aldehyde resin,PF)和 B4C为原料制备的高温粘接剂 ,对石墨材料进行粘接 ,并在 2 0 0℃、80 0℃和 15 0 0℃进行热处理。对粘接样品的强度测试结果表明 ,粘接部件具有较高的耐热温度和粘接强度。利用扫描电镜 (SEM)和 X射线衍射 (XRD)对不同温度热处理后的粘接界面结构形貌及粘接剂组成进行了分析 ,研究了酚醛树脂中的 B4C添加剂在粘接过程中的结构变化及其对提高粘接性能的作用机理。     

碳化硼改性酚醛树脂的高温结构演变特性

以B4C陶瓷为改性粒子对酚醛树脂进行改性,研究其高温结构演变．结果表明,随着热处理温度的提高,B4C改性粒子在树脂基体中的分布趋向于均匀化．在450℃热处理后,B4C粒子开始呈现出氧化迹象;650℃以上高温,B4C则大量地氧化为B2O3．通过B4C的改性反应,可有效地将CO等挥发份转化为炭而保留在树脂中,从而有利于提高酚醛树脂高温热处理后的结构完整性．     

浸渍用锆改性酚醛树脂的制备与表征

采用苯酚、甲醛、八水氧氯化锆、乙酰丙酮等为原料,乙醇为溶剂,在氢氧化钠催化下制备了可溶于乙醇的锆改性酚醛树脂,用于浸渍裂解工艺制备碳化锆改性碳/碳复合材料;采用FT-IR,XPS,TG对所合成树脂的结构、成分、热性能进行了表征,采用XRD对热处理后的物相进行了分析。结果表明:改性树脂中的锆通过Zr-O或Zr-O-C键与苯环相连,锆的质量分数可达15.92%,树脂的最大热解温度约为580℃。随着锆含量的增加,改性树脂的热解温度降低,热解速率加快,850℃时残碳率为60%;不同锆含量改性树脂1500℃热处理后均转化为ZrO2和ZrC,且随着树脂中锆含量的升高,产物中ZrO2的相对含量有升高的趋势。     

酚醛树脂前驱体C／C复合材料研究——硼酚醛树脂理化性能分析及固化、热解过程研究

以二维渐开线型C/C扩张段为应用背景,比较了硼酚醛与其它耐烧蚀酚醛（钡酚醛、氨醛等）的主要理化性能,分析了硼酚醛树脂固化、裂解过程,探讨了面料布/硼酚醛复合材料的固化、后固化、炭化工艺,并以硼酚醛为基体前驱体制作了二维平板C/C及二维渐开线型小C/C扩张段,平板状C/C在炭化过程中无分层,力学性能较高;二维C/C扩张段通过工艺优化解决了分层问题,环向拉伸强度可达45MPa以上,实验结果说明硼酚醛树脂可用于二维渐开线型C/C扩张段的制造。     

复合改性酚醛树脂热降解过程的研究

采用综合热分析技术考察了氨酚醛树脂（PF1．2）、两种硼改性酚醛树脂（BPF1、BPF2）和两种复合改性酚醛树脂（水杨醛改性BPF1、苯甲醛改性BPF1）的热降解过程,利用红外光谱技术研究了热降解过程中五种树脂结构的变化规律,以期指导成炭率高、热稳定性好的复合改性酚醛树脂的合成。结果表明：在酚醛树脂结构中引入硼酸,改变了其分子结构,生成了键能较高的硼酯键,提高了酚醛树脂的高温成炭率;两种复合改性酚醛树脂通过向硼酚醛树脂BPF1中分别引入含有芳环结构的水杨醛和苯甲醛,形成了新的共轭结构,改善了酚醛树脂的热稳定性,提高了其成炭率。     

尼龙-66改性酚醛树脂的热解动力学与固化行为

以苯酚、甲醛、尼龙-66(PA66)为原料,合成了PA66改性酚醛树脂(PF)。通过热重法(TGA)分析了PA66改性PF的热分解过程;非等温差示扫描量热(DSC)法探讨了PA66改性PF的固化行为;根据Kissinger法、Ozawa法和Crane法分别求解出了固化反应和热分解反应的活化能、反应级数和频率因子。结果表明,改性树脂的热分解分为3个阶段,主体结构中苯环从440℃左右开始分解炭化。热分解活化能为312.4860 kJ/mol,反应级数为0.9552,频率因子为4.0949×1018s-1;固化过程中PA66的亚氨基与PF的羟甲基发生脱水缩合作用而加速了树脂的交联固化,同时吸收能量而导致总反应焓的降低,固化表观活化能为77.4252 kJ/mol,反应级数为0.9315,频率因子为1.4013×107s-1。     

B4C改性酚醛树脂粘接SiC陶瓷的高温性能

以酚醛树脂为基体,B₄C为改性填料制备出高温粘结剂,并对 SiC陶瓷进行粘接。对粘接样品热处理之后测试各试样的室温剪切强度。结果表明,700 ～800℃ 热处理后,胶层剪切强度超过 20 MPa。利用扫描电镜以及能谱仪研究粘接试样的断面形貌及其结构特征 , 并借助裂解色谱/质谱联用仪研究了酚醛树脂及B₄C改性酚醛树脂 750℃ 裂解的主要挥发分。研究表明,B₄C与CO等挥发分之间的改性反应可以有效地改善粘结胶层高温下的结构致密性、稳定性。反应产物B ₂O ₃高温熔融,具有良好的润湿/粘附性,可在一定程度上愈合、修补树脂热解产生的收缩缺陷;B₂O₃与树脂基体活性部位形成化学键合,提高了树脂基体的高温稳定性和结合强度,从而实现高温下的良好粘接。     

梓油改性酚醛树脂的合成及结构分析

用我国湖北省产的梓油，合成了改性酚醛树脂，并对反应机理和树脂结构进行了分析。结果表明，当梓油含量不苯酚含量为３０－６０％时，改性酚醛树脂的性能最好。在改性酚醛树脂交联固化过程中所形成的ＩＰＮ结构，提高了酚醛树脂的韧性的耐热性。     

桐油改性酚醛树脂的研究：固化特征及其动力学分析

利用ＩＲ、ＤＳＣ分析技术研究了桐没性酚醛树脂的固化过程及其动力学。实验结果表明，这类改性树脂的固化过程分为３个阶段：①在１００～１６０℃范围内出现一个复杂的挥发吸热峰；②在１５０～２４０℃范围内出现了一个宽广、平缓的固化放热峰；③在２４０～２６０℃范围内出现一个较小的第二固化峰。随着甲醛／苯酚摩尔比的增加，改性树脂的表观活化能降低，固化速率加快。在１６０～１８０℃下固化７～１５ｍｉｎ，这类改性树脂     

B4C在石墨高温粘接过程中的组成和结构变化及改性机理

以酚醛树脂（Ｐｈｅｎｏｌ－ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｒｅｓｉｎ,ＰＦ）和Ｂ４Ｃ原料制备的高温粘接剂,对石墨材料进行粘接,并在２００℃、８００℃和１５００℃进行热处理。对粘接样品的强度测试结果表明,粘接部件具有较高的面热温度和粘接强度。利用扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对不同温度热处理后的粘接界面结构形貌及粘接剂组成进行了分析,研究了酚醛树脂中的Ｂ４Ｃ添加剂在粘接过程中的结构变化及其对提高     

热压法制备B4C基复合材料的反应机理

以B4C、Si3N4、α-SiC及TiC为原料,Al2O3 Y2O3为烧结助剂,利用反应热压法制备了性能良好的B4C基复合材料.通过XRD,DSC以及EDAX分析可知:烧结后物相组成发生了变化,最终物相组成为B4C、α-SiC、BN以及TiB2,其中B4C和α-SiC是烧结后试样的主晶相.对本试验的多元体系,根据热力学原理,判断了可能出现的反应热力学行为,确定出了适合本体系的反应方程式,并分析了反应机理.     

硅改性酚醛树脂高温粘结部件的粘接强度及导电性能

以酚醛树脂（Phenol-Formaldehyde Resin,PF)为粘结剂主体,以硅对其改性配制高温粘结剂,并对石墨材料进行粘接,测试了不同温度（200℃,800℃,1500℃）热处理后的剪切强度和导电性能,结果表明,200℃热处理的样品破坏形式均为石墨基体断裂。800℃处理后粘接样品的电阻度大幅度下降（与200℃热处理相比）,同时有较高的粘接强度;随热处理温度提高至1500℃,粘接强度和电阻率迅速下降,此外,本研究对粘接强度,导电性能与粘结剂结构相组成及热处理温度间的关系进行了探讨。     

磁控溅射B4C薄膜的制备与力学性能

通过磁控溅射方法在不同基片温度下制备了B4C薄膜 ,利用傅立叶红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜表征了薄膜的微结构 ,并采用纳牛力学探针测量了薄膜的力学性能。结果表明 ,室温下制备的B4C薄膜具有很高的硬度 ( 4 2 5GPa)和杨氏模量 ( 3 0 0GPa) ,薄膜呈现非晶或纳米晶特征。随基片温度的提高 ,薄膜略有晶化 ,硬度与杨氏模量相应增加到5 0 4GPa和 4 2 0GPa。     

B4C／Al复合材料的研究进展及展望

综述了国内外B4C／Al复合材料的制备过程、反应产物、结构及主要性能。指出RC／Al复合材料的主要反应产物为BC、Al、Al4BC（Al3BC）、AlB24C4、AlB2、Al3B48C2及Al4C3，并讨论了B4C／Al复合材料界面反应产物对材料性能的影响和解决途径。同时指出B4C／Al梯度复合材料必将成为研究的发展方向。     

B4C/C功能梯度材料制备及其性能研究

采用粉末冶金法中的叠层法在2000℃,40MPa的热压烧结条件下设计制备了B4C组分含量变化范围为10％～50％（质量分数）的B4C／C功能梯度材料（FGM）。同时,为了深入考察B4C／C FGM各叠层的性能,在相同的工艺条件下,制备了对应不同叠层的B4C／C均质复合材料。性能测试表明随着B4C含量的增加,对应B4C／C均质复合材料的密度、强度、电阻率、抗氧化性等性能均呈现单调递增的趋势;同时B4C／C FGM整体表现出低密度和高弯曲强度特征,分别可达2．16g／cm^3和138MPa。SEM图和XRD特征曲线表明B4C／C FGM梯度特征显著,抗氧化实验表明B4C／C FGM的抗氧化性也呈现比较明显的梯度变化特征,有望作为抗等离子体、单壁抗氧化等领域用材料。     

硼改性酚醛树脂的固化及裂解

采用DSC、Ozawa法、固态13C核磁共振(13C NMR)、红外光谱(IR)、裂解-气相色谱(Py-GC)和XRD研究了硼改性酚醛树脂的固化动力学、固化机制和裂解行为。结果表明: 硼改性酚醛树脂的近似凝胶温度、固化温度和后处理温度分别为350.0 K、386.2 K和433.3 K, 固化反应峰顶的活化能为152.4 kJ/mol; 硼改性酚醛树脂的固化反应主要包括PhCH₂—OH之间的反应、PhCH₂—OH与B—OH之间的反应、PhCH₂—OH与酚环上活泼氢之间的反应, 以及醚键的歧化反应。硼改性酚醛树脂的剧烈分解温度为500~800 ℃, 失重为14.9%; 裂解生成的挥发物有CO、CO₂、H₂O、苯和甲苯等; 在1000 ℃时的残碳率为67.2%; 硼改性酚醛树脂在1000 ℃高温裂解30 min后生成了玻璃碳。      

B4C／Al复合材料的制备工艺和组织研究

研究了用无压浸渗法制备的B1C/Al复合材料的制备工艺和组织。通过对碳化硼陶瓷预制体成型压力和保压时间的控制,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分别对B1C／Al复合材料的相组成、微观形貌和微区成分进行分析。结果表明：成型压力为100MPa,保压时间选择1．5min,预烧温度在1700℃时,可以制得组织致密、均匀的B1C／Al复合材料。金属铝在高温下浸渗时与碳化硼陶瓷骨架反应生成Al3BC,AlB2,Al2C3等陶瓷相。Al3BC和AlB2为主要反应产物。B4C／Al复合材料中碳化硼是以连续的骨架结构存在,渗入的铝相则以连续基体的形式铺满整个组织。