聚硅氧烷改性环氧树脂对玻璃纤维/酚醛复合材料高温残余强度的影响

ASTM 3059-18标准将高温残余力学性能纳入树脂基复合材料阻燃指标，突破了复合材料传统化学阻燃概念，标志着结构阻燃概念得到了设计方的重视。本文将自制的聚硅氧烷改性环氧树脂(EP-Si)与酚醛树脂(PF)共混，并辅以无机粉料和玻璃纤维增强体，通过力学性能、热失重(TGA)、锥形量热(CCT)和扫描电镜(SEM)等测试方法，研究了EP-Si和无机粉料对玻璃纤维/酚醛复合材料高温残余强度的影响。实验结果表明：当EP-Si用量为40wt%，复合材料的常温及高温残余弯曲强度分别为384.4 MPa、53.3 MPa，相比PF复合材料提高了78.7%、85.1%；辅以适当比例无机粉料，高温残余弯曲强度最高可达85.1 MPa，相比PF复合材料提升了195.5%。高温处理后含硅PF复合材料厚度膨胀而PF复合材料厚度收缩；含硅PF复合材料的热解残留率更高，表层氧化降解更快，但内层生成CO含量低于PF复合材料；含硅树脂基体的无机热解产物保护了内层树脂和纤维，原位热解无机产物分布更均匀、与无机粉料相容性好及可能存在的共烧结作用进一步隔离了氧气侵入，提高了结构完整性和高温残余强度。