CBF/S-157酚醛树脂复合材料的研究

对连续玄武岩纤维(CBF)增强S-157酚醛树脂复合材料进行了研究.考察了树脂含量、纤维单丝直径、纤维股数对CBF/S-157复合材料弯曲性能和烧蚀性能的影响,并借助扫描电镜对其烧蚀表面形貌进行了观察,同时将CBF/S-157复合材料与高硅氧玻璃纤维(简称HSGF)/S-157酚醛树脂复合材料的弯曲性能和烧蚀性能进行了对比.结果表明:树脂含量在30%时,CBF/S-157复合材料弯曲性能和烧蚀性能最佳;CBF/S-157复合材料和HSGF/S-157复合材料的烧蚀性能相近,但前者的弯曲性能明显好于后者.     

玄武岩纤维增强酚醛树脂复合材料烧蚀性能研究

考察了材料组成对玄武岩纤维/S-157复合材料烧蚀性能的影响及在不同烧蚀时间下材料烧蚀变化情况,通过SPSS 13 for Windows数据分析软件运用多元非线性回归法得到此种材料在氧-乙炔烧蚀条件下的烧蚀规律,从而为复合材料性能设计提供参考.     

玄武岩纤维增强酚醛树脂复合材料烧蚀性能研究

本文选择了氨酚醛树脂以及硼酚醛树脂为基体材料,玄武岩纤维为增强材料,制备了三种耐烧蚀复合材料。对材料进行了力学性能以及耐烧蚀性能试验,发现玄武岩纤维增强高分子量硼酚醛树脂复合材料力学性能以及耐烧蚀性能最优。通过对烧蚀后材料的表面形貌SEM分析以及表面粘附物能谱分析,简要阐述了酚醛树脂树脂基烧蚀复合材料的烧蚀机理。     

ZrB2和POSS对碳布/酚醛复合材料烧蚀性能的影响

以ZrB2为改性剂,采用热压工艺制备了碳布/酚醛复合材料,通过氧/乙炔烧蚀实验对复合材料的烧蚀性能进行了研究,利用扫描电镜和能量色散谱仪对复合材料烧蚀形貌和成分进行了分析。结果表明:经氧/乙炔焰烧蚀后,在复合材料表面形成了一层陶瓷层,其质量烧蚀率为0.04585g/s,线烧蚀率为-0.013mm/s,经二次烧蚀后,复合材料的质量烧蚀率为0.0096g/s。当ZrB2和POSS配合使用改性碳布/酚醛复合材料时,碳布/酚醛复合材料的质量烧蚀率可达0.025g/s,二次质量烧蚀率可达0.0089g/s。     

新型抗烧蚀酚醛树脂的研究

采用不同的甲醛（F）/苯酚（P）比和复合碱性催化合成了邻对位羟甲基比例（o/p）不同的酚醛树脂。利用该酚醛树脂中邻对位交联程度变化可以优化炭化过程中苯醌式结构中间体稠环化历程。从而通过适当调整酚醛树脂受烧蚀而发生炭化时的交联密度，使炭化过程稳定，易于石墨化、提高了抗烧蚀性能。F/P比在1.6～1.8时，纯酚醛树脂的炭化率玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的质量烧蚀率变化较小，烧蚀形貌显著改善，是比较理想的配料比。     

碳纤维丝束结构对碳纤维/酚醛复合材料烧蚀性能的影响EI北大核心CSCD

以酚醛树脂为基体,以平纹碳布和短切碳纤维两种结构形式的碳纤维为增强剂,制备碳纤维增强的碳/酚醛复合材料。采用氧/乙炔烧蚀实验对复合材料的耐烧蚀性能进行了对比性研究,采用电子拉力试验机对复合材料的弯曲性能进行表征,采用扫描电镜对复合材料烧蚀形面进行观察,并通过固体火箭发动机对复合材料的烧蚀性能进行考核验证。研究结果表明:以这两种结构形式的碳纤维为增强剂制备的碳/酚醛复合材料,其氧乙炔质量烧蚀率的大小与碳纤维丝束的大小具有正相关的特性,碳纤维丝束越小碳纤维质量烧蚀率越低,当碳纤维增强剂处于单丝状态时,复合材料的氧乙炔质量烧蚀率达到最低为0.046 g/s,并且碳纤维的型号规格对复合材料氧乙炔质量烧蚀率的影响变小。固体火箭发动机实验表明,单丝状态下的碳纤维/酚醛复合材料的抗烧蚀冲刷性能明显优于束状碳纤维/酚醛复合材料。     

碳/酚醛复合材料烧蚀行为预报方法

为研究用于钝头体高超声速飞行器热防护系统的碳/酚醛复合材料在典型服役环境下的烧蚀机制,首先,建立了烧蚀行为的数学模型,模型考虑了材料表面热辐射、固体相的温升吸热、基体热解反应吸热、高温热解气体引射、质量引射引起"热阻塞"效应、热解气体的温升和膨胀吸热等多种能量耗散机制,并利用有限元方法实现了数学模型的求解;然后,预报了在冷壁热流为400 kW·m-2、焓值为5 MJ·kg-1的气动热环境下碳/酚醛复合材料的烧蚀行为。结果表明:在受热过程中,厚度为20 mm的碳/酚醛复合材料碳化层的深度持续增加, 100 s时的表面温度达到1420 K,背壁温度为346 K,热解气体压力达10.3 atm,碳化层深度为7.50 mm。所得结论可为具有长时间大面积热防护需求的高超声速飞行器的热防护系统设计提供支持。      

纳米材料改进酚醛树脂烧蚀性能的研究进展

简要介绍了纳米碳粉、纳米碳纤维和蒙脱土等纳米材料在改性酚醛树脂烧蚀性能方面的研究进展,分析了各种方法的改性机理、优缺点以及研究现状.指出纳米材料改性是一个工艺简单、适应面广、颇具前景的研究方向.     

发动机用碳酚醛材制烧蚀影响因素分析

一．概述 碳酚醛材料由于具有石墨或碳／碳材料相似的优良耐烧蚀特性以及成本低廉等特点,而且制作工艺和一般增强塑料相近,可沿用模压、层压和缠绕等工艺,因此碳酚醛材料作为功能烧蚀材料已被广泛应用于火箭和导弹的发动机防热部位,如喷管等。     

碳/酚醛防热复合材料烧蚀行为的数值模拟

碳/酚醛复合材料被广泛地应用于钝头体表面,是飞行器优秀的热防护材料。为了准确地预测其烧蚀性能,本文从复合材料的组成物纤维和基体的角度出发,基于能量、质量守恒和热分解方程,考虑了烧蚀过程中材料热属性的非线性变化和烧蚀面的退缩,分别计算了纤维和基体的烧蚀性能,预测了烧蚀过程中防热复合材料的温度分布、密度变化、质量损失规律及热属性和线烧蚀率等。结果表明：碳/酚醛复合材料的烧蚀是各种因素相互作用、相互影响的高度非线性过程;烧蚀过程中材料结构具有不均匀的温度分布,烧蚀面区域材料密度衰减最大并且材料的质量损失和损失率几乎呈线性增加;纤维和基体的烧蚀行为存在明显差异,分别预测两者的烧蚀性能,可以为热防护材料的设计提供更加准确的参考和依据。     

金属杂质对高硅氧纤维/酚醛复合材料烧蚀性能质量影响

采用氧-乙炔烧蚀试验方法研究了高硅氧/酚醛复合材料搀杂金属杂质的烧蚀性能,并采用扫描电镜对烧蚀后复合材料的表面形貌进行了分析测试.结果表明:复合材料的烧蚀率随着金属杂质尺寸的增大、数目增多而增加,随着夹杂位置H1增大而减小;搀杂大尺寸金属杂质的高硅氧纤维纱/酚醛复合材料烧蚀后表面有一个很深的凹坑,凹坑底部的高硅氧纤维几乎裸露,凹坑的上边缘出现明显的横向裂纹.     

烧蚀材料综述

简述了烧蚀材料的分类和评价方法,重点介绍了常用的基体和增强体纤维的种类及其性能,展望了烧蚀材料今后的发展方向.     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

Enhancement of ablative and interfacial bonding properties of EPDM composites by incorporating epoxy phenolic resin

Effects of epoxy phenolic resin (EPR) on ablative and interfacial bonding properties of EPDM composites were evaluated. Ablative properties of EPDM composites were enhanced by two folds with incorporating 10 phr EPR. This significant enhancement was attributed to positive effect of EPR on thermal stability and thermal insulating properties of EPDM composites as well as formation of compact char layer onto composites. Furthermore, interfacial shear strength of EPDM composites with carbon fiber/epoxy (CF/EP) composites was increased by 55.6% with incorporating 10 phr EPR, due to interfacial chemical reaction of epoxide groups of EPR molecule from EPDM composites with amine group of hardener from CF/EP composites.     

新型酚醛树脂MPN作为复合材料基体的评价

研究了羟甲基炔丙基改性酚醛树脂( Methylol pr opargyl novolac r esin: MPN) 作为复合材料基体的工艺性和耐热性, 评价了其作为树脂基体的石英布层合板复合材料的力学性能和耐热性。结果表明: 加成缩合二元固化型MPN 树脂具有适用于RTM ( Resin transfer moulding) 、模压等多种成型方法的良好工艺性; 树脂浇铸体表现出优异的耐热性, 其玻璃化温度达到350e 以上; MPN 树脂石英布层合板的力学性能相对普通酚醛树脂层合板有所提高, 其中MPN 树脂中羟甲基含量增大会导致材料力学性能降低; MPN 石英布层合板的耐热性则远优于酚醛树脂层合板, 前者的玻璃化温度( 以DMA 表征, 360~ 380 e ) 远高于后者( < 280e ) 。      

戊二醛改性酚醛树脂及对泡沫塑料性能的研究

以戊二醛作为改性剂加入到酚醛树脂中,再与其他助剂复合发泡制成酚醛泡沫塑料.研究了戊二醛加入对热固性酚醛树脂分子结构、交联速度和分子质量的影响,讨论了戊二醛加入量对酚醛泡沫压缩强度、弯曲强度、粉化程度和氧指数的影响.结果表明,戊二醛的加入降低了可发性酚醛树脂发泡性能;但另一方面戊二醛加入使得泡沫塑料的韧性和脆性得到改善,其中加入量为15%(相对甲醛质量)时综合性能最佳.     

环氧改性酚醛树脂的耐腐蚀性能研究

利用环氧树脂(PF)与酚醛树脂(EP)共混,再冷压-烧结成型得到改性酚醛树脂.通过在70%、50%、30%硫酸、50%盐酸、20%氢氧化钠溶液中改性酚醛树脂的腐蚀实验,证明环氧改性酚醛树脂的耐腐蚀性能优于纯酚醛,其中耐腐蚀性能最好配方是PF:EP=100:50.改性酚醛树脂耐酸性能优于耐碱性能,且在非氧化酸性(盐酸)环境中的耐腐蚀性能优于氧化性酸性(硫酸)环境下的耐腐蚀性能.热重分析(TGA)表明,环氧改性酚醛树脂的耐热性能较纯酚醛有所提高.     

多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料高温压缩性能及损伤机制

低密度烧蚀防热材料是航天飞行器热防护系统的关键候选材料,其高温力学性能是热防护结构在气动热载荷下结构完整性的关键。本文针对多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料开展高温压缩性能实验,获得了其压缩强度随温度的变化规律,结合热重、SEM分析了力载荷、热解及氧化反应对压缩强度的影响,揭示了软相碳层弥合和纤维脱黏、拔出两种韧化机制,为多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料在热防护系统的工程应用提供实验数据支撑。      

The preparation and characterization of hybrid materials composed of phenolic resin and silica

Novel organic-inorganic hybrid materials were prepared by in situ polymerization of silicon alkoxide in a phenolic resin matrix. Very uniform hybrid materials composed of a phenolic resin and silica were obtained using varying amounts of silica. The transparency of the hybrid materials could be varied depending on the size of the resulting silica particles. SEM observations revealed that the hybrid materials consist of fine silica particles embedded in a phenolic resin matrix with good interaction at the interface. Density and ²⁹Si-NMR measurements indicate that the silica incorporated in the hybrid material has a high density and mainly Q4 chemical bonding environments. The hybrid material exhibits excellent mechanical improvements in modulus, strength, strain at break and impact strength.