新型酚醛树脂基耐烧蚀复合材料的性能研究

本文采用GPC和TG对高残碳酚醛树脂（HCYPR）和硼酚醛树脂（BPR）的分子量及其分布、热失重特性进行了表征和对比。同时对比了S-2GFC／HCYPR和S-2GFC／BPR的力学性能和烧蚀性能。研究结果发现：与HCYPR相比,BPR的分子量更小,分布宽度更窄,与增强体的浸润性更好;BPR的800℃残碳率高于HCYPR;S-2GFC／HCYPR的质量烧蚀率要大于S-2GFC／BPR,但线烧蚀率小于后者。S-2GFC／BPR比S-2GFC／HCYPR强度的提高百分数从59．4％到73．9％不等,其中压缩强度提高了73．9％;模量的提高百分数从27．5％到31．9％不等,其中弯曲模量提高了31．9％。     

低成本高性能酚醛树脂基烧蚀材料的性能研究

本文对硼酚醛树脂、高残碳酚醛树脂、S-157酚醛树脂的固体含量、粘度、凝胶时间进行了表征和对比,此基础上对比研究了连续玄武岩纤维平纹布增强三种酚醛树脂复合材料的密度、硬度、导热系数,同时对三种复合材料的烧蚀性能和力学性能进行了测试和对比。研究结果表明：硼酚醛树脂复合材料的力学性能最好,S-157酚醛树脂复合材料其次,高残碳酚醛树脂复合材料的力学性能最差;在烧蚀性能方面,硼酚醛树脂复合材料和高残碳酚醛树脂复合材料相当,S-157酚醛树脂复合材料最差。     

碳纤维布表面处理对酚醛树脂复合材料力学性能的影响

以碳纤维布(CB)为增强相,丁苯橡胶为增韧剂,酚醛树脂(PF)为基体,通过模压成型工艺制得了PF/CB复合材料,研究了CB表面处理方式、丁苯橡胶含量及加工成型温度对PF/CB复合材料的界面结合及力学性能的影响。结果表明,丙酮处理CB、氧化处理CB及加工成型温度的提高都能改善纤维与基体的结合程度,提高界面结合力。但氧化处理CB随着加工成型温度的提高,易断裂,对复合材料的增强作用有所减弱。丁苯橡胶加入量为12%时PF的加工及冲击性能为最佳。     

贯穿钢针对酚醛树脂基复合材料防热性能的影响研究

采用烧蚀率作为综合评价指标,研究了贯穿钢针对高硅氧纤维纱/酚醛树脂复合材料烧蚀性能的影响.并利用X射线对烧蚀前的试样进行了无损检测.最后,采用扫描电子显微镜对烧蚀后复合材料的表面形貌进行了分析测试,并初步探讨了贯穿钢针对复合材料烧蚀防热性能的影响机理.结果表明:贯穿钢针增大了复合材料的烧蚀率,但不会发生烧穿现象.     

铁质金属杂质对酚醛树脂基复合材料防热性能的影响研究

采用氧-乙炔烧蚀试验方法研究了掺杂铸钢砂杂质的酚醛树脂/高硅氧布复合材料的烧蚀性能,并利用X射线对烧蚀前的试样进行了无损检测。结果表明,X射线透射可以明显地显示铸钢砂的透射影像。复合材料的烧蚀率随着杂质粒径的减小而增加,随着杂质含量的减少而减小;掺有杂质的试样烧蚀后出现分层。     

低密度高硅氧纤维/酚醛树脂基复合材料制备及性能研究

本文分别以高硅氧纤维毡、600℃热处理的高硅氧纤维毡以及高硅氧-玻璃纤维复合毡为增强体,以低密度酚醛树脂为基体,通过RTM工艺制得密度为0.6 g/cm³的低密度高硅氧纤维增强酚醛树脂复合材料,研究了高硅氧纤维毡600℃热处理和在高硅氧纤维毡中掺混20 wt%玻璃纤维等两种方法对材料抗烧蚀性能、热物理性能、力学性能以及微观结构的改善效果。结果表明,热处理工艺对抑制高硅氧纤维增强酚醛树脂复合材料的热收缩效果较优,其室温至50℃、室温至150℃和室温至300℃条件下的线胀系数分别为4.87×10^-6/℃、-3.41×10^-6/℃和-6.88×10^-6/℃,材料的抗烧蚀隔热性能也较优,氧乙炔焰线烧蚀率为0.238 mm/s, 150℃条件下的热导率为0.100 W/(m·℃),材料也具有较好的力学性能,拉伸强度为7.45 MPa,拉伸模量为1.11 GPa,断裂伸长率为0.5%。SEM分析表明,高硅氧纤维的刻蚀缺陷、基体的多微孔结构是导致材料热收缩的主要原因,纤维高温热处理是解决高硅氧纤维及复合材料热收缩...     

高硅氧纤维增强酚醛树脂复合材料的制备及性能研究

采用酚醛树脂(PR)浸渍高硅氧纤维(QF)并调控浸渍用树脂浓度,制备了不同树脂浓度的PR/QF复合材料,并对其力学及热学性能进行表征。结果表明:随着PR浓度的提高,复合材料的热稳定性、残碳率均有提高;当浸渍用PR浓度为30%时,热导率达到相对较低值;随着PR浓度的增加,PR/QF复合材料弯曲强度和弯曲模量逐渐增大。PR/QF-3复合材料具有较好的力学性能及较低的热导率,可满足高铁刹车片的性能要求。     

玄武岩纤维/酚醛树脂基复合材料性能研究

对玄武岩纤维增强酚醛树脂基复合材料进行了实验研究。制备了连续玄武岩纤维平纹织物增强酚醛树脂复合材料。研究了胶含量对玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料拉伸、压缩和层间剪切强度等力学性能、耐烧蚀性能的影响。利用SEM对复合材料压缩、层间剪切破坏断口和烧蚀试样的微观形貌进行了分析。研究结果表明,玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料具有较好的界面性能,树脂含量在36%时CBF/酚醛树脂复合材料的力学性能最佳,线烧蚀性率和质量烧蚀率最低。     

PEK-C对酚醛树脂基复合材料性能的影响

本文研究了不同含量下热塑性树脂PEK-C增韧酚醛树脂复合材料的力学性能，对其微观结构和增韧机理进行了探索。     

HGB改性酚醛／高硅氧布复合材料的制备及性能

采用高强中空玻璃微珠(HGB)改性酚醛树脂(PF),制备了PF/高硅氧布/HGB复合材料层压板,研究了HGB含量对复合材料烧蚀性能、密度、隔热性能的影响,同时采用扫描电子显微镜和金相电子显微镜观察了HGB的分布。结果表明,HGB均匀分散在纤维束与纤维束之间的树脂胶液中;适量的HGB可提高复合材料炭化层强度,从而提高复合材料的耐烧蚀能力;当HGB质量分数为5%时,复合材料氧-乙炔线烧蚀率和质量烧蚀率最低,分别为0.091 mm/s和0.0669 g/s,比未添加HGB的降低了35.9%和20.1%;复合材料的密度随HGB含量的增加而降低;综合比热容、热扩散系数和导热系数的分析,当HGB质量分数为5%时,复合材料的综合隔热性能最好。     

酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备及其性能研究

利用原位聚合法制备了酚醛树脂/蒙脱土（PF/MMT）纳米复合材料,通过对其力学性能和电学性能的研究发现,当MMT含量为5 %（质量分数,下同）时,复合材料的综合性能最好,拉伸强度是未改性PF的2.33倍,体积电阻率提高了4个数量级,热失重速率最大时所对应的温度提高了15.24 ℃,线烧蚀率为未改性PF的80 %。并通过扫描电子显微镜对复合材料烧蚀面的观察,建立了耐烧蚀复合材料的烧蚀模型。     

模压工艺参数对热塑性PF/CF复合材料力学性能的影响

采用浓硝酸对短切碳纤维(CF)进行表面氧化处理,利用模压法制备了热塑性酚醛树脂(PF)/CF复合材料,讨论了成型温度和保压时间等模压工艺参数对复合材料力学性能的影响。结果表明,无论保压时间和CF含量如何变化,成型温度为170℃时的复合材料弯曲强度和缺口冲击强度总体上均比成型温度为150和160℃时的高,且在成型温度为170℃的条件下,不同CF含量的复合材料力学性能在保压时间为15 min时出现最大值的次数最多。据此,确定了短切CF质量分数在5%~25%范围内的热塑性PF/CF复合材料模压成型最佳工艺参数为成型温度170℃、保压时间15 min。     

磷改性酚醛树脂的制备与性能

通过DOPO(9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–氧化物)和多聚甲醛反应制备了含磷单体ODOPM(9,10–二氢–9–氧杂–10–磷杂菲–10–羟甲基–10–氧化物),并用于制备磷改性酚醛树脂。通过差示扫描量热(DSC)仪测试体系DOPO的反应程度,通过红外光谱表征ODOPM的结构,通过热重分析测试改性酚醛树脂体系的热行为,通过极限氧指数和垂直燃烧法测试树脂体系的阻燃性能,通过扫描电子显微镜观察树脂燃烧后残炭的微观形貌,并采用万能试验机测试树脂样条的强度性能。实验结果表明:实验成果制备得到目标产品ODOPM,随着含磷单体ODOPM含量的提高,酚醛树脂的阻燃性能随着提高,酚醛树脂的残炭量也随着提高。酚醛树脂通过凝聚相阻燃机理起到阻燃作用。当磷改性酚醛树脂的ODOPM单体含量为15%时,树脂的LOI值可以达到32.4%,并通过V–0垂直燃烧测试,并且磷改性酚醛树脂保持较好的强度。     

酚醛树脂基复合材料的研究进展

对酚醛树脂基复合材料的研究现状进行了综述,分类阐述了各种改性酚醛树脂的研究进展,并介绍了酚醛树脂基复合材料的应用。     

刹车片用酚醛树脂摩擦复合材料研究进展

综述了国内外刹车片用酚醛树脂摩擦复合材料的研究进展，重点介绍了酚醛树脂基体材料的耐热、增韧改性方法，包括化学改性和共混改性。对提高摩擦材料综合性能的各种增强纤维（如碳纤维、芳纶纤维、钛酸钾纤维）也作了简介，并概述了摩擦性能调节剂对材料摩擦性能的影响。最后指出混杂纤维已成为纤维增强体的一个发展趋势，安全、舒适、性能稳定、使用寿命长、环保无噪音将是刹车片用酚醛树脂基摩擦复合材料今后的发展方向。     

酚醛树脂基耐磨复合材料的改性及性能

采用原位改性法合成腰果酚改性酚醛树脂,并与粒径不同的碳化硅(SiC)混合物复配制备了腰果酚改性酚醛树脂基耐磨复合材料。通过红外光谱证明成功合成了腰果酚改性酚醛树脂,且树脂符合磨具磨料用液体树脂的基本要求。扫描电镜SEM图及力学性能测试结果表明,与普通酚醛树脂相比,腰果酚改性酚醛树脂粘结Si C的能力更强,且偶联剂的加入能提高树脂与碳化硅之间的相容性。在腰果酚含量为15%时,固化剂含量为10%,偶联剂含量为2.5%时,改性酚醛树脂基复合材料的拉伸、弯曲等力学性均能达到最优。通过分析耐磨测试结果发现,二硫化钼的添加能有效降低复合材料的磨损率,提高腰果酚改性酚醛树脂基耐磨复合材料的耐磨性。     

酚醛树脂/磷酸铝复合材料的制备及性能

以自制的磷酸铝为无机填料,采用热压法制备酚醛树脂(PF)/磷酸铝复合材料,研究了磷酸铝的含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,当磷酸铝质量分数为9%时,PF/磷酸铝复合材料的弯曲强度达到最高,与纯PF相比提高了12%,冲击强度提高了95%;磷酸铝质量分数为6%时,复合材料的冲击强度达到最高,与纯PF相比提高了151%。在此基础上,研究了磷酸铝质量分数为9%的复合材料与纯PF在固化性能、热稳定性能及摩擦磨损性能等方面的对比情况。结果表明,磷酸铝使PF的固化变得平稳,在纯PF的固化温度下,复合材料可以完全固化;与纯PF相比,复合材料失重5%时的温度由125℃提高至224℃,在700℃的失重率由99%降低至41%,热稳定性能得到大幅提高;复合材料的摩擦系数相比纯PF略有升高,但磨损率相比纯PF降低了85%,耐磨损性能得到提高。     

长石粉对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响

采用热压成型工艺制备混杂纤维增强酚醛树脂基摩擦材料,在定速式摩擦试验机和万能试验机上研究了不同长石粉含量对材料摩擦磨损性能和力学性能的影响,借助扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析其磨损机理。结果表明,长石粉的加入对材料的力学性能有明显改善,相比于无长石粉的材料,当长石粉质量分数为6%时,材料的弯曲强度、压缩强度、剪切强度和冲击强度和洛氏硬度分别提高17.76%,10.62%,15.75%,7.81%和5.24%,但密度降低6.34%。且长石粉质量分数为6%时摩擦材料摩擦磨损性能最佳,100℃时的摩擦系数高达0.51,且磨损率最低,为1.2×10-8cm3/(N·m);其磨损机制从200℃时的粘着磨损转变为300℃时的典型磨粒磨损。     

木质素酚醛模塑料的性能研究

使用自制的木质素酚醛树脂(LPF)与普通酚醛树脂(PF)按一定比例混和, 再与填料及各种助剂炼塑并粉碎成木质素酚醛模塑粉,再压成制品。对制品进行性能测试,LPF占树脂的质量分数为60%时(LPF-60)制品性能很好,其弯曲强度78.0 MPa,冲击强度3.65 kJ/m²,热变形温度174.03℃。SEM分析表明LPF-60的断面比较平整。TG分析表明该模塑粉耐热性能较好,400℃失重8.89%,800℃失重58.16%,1000℃失重93.39%。