碳-雜化樹(shù)脂基防熱復(fù)合材料及性能研究.pdf

1、針對(duì)新型樹(shù)脂基防熱材料需求，文章開(kāi)展了碳/雜化樹(shù)脂基防熱復(fù)合材料及性能研究，國(guó)內(nèi)首次評(píng)價(jià)了三類碳/含硅炔基團(tuán)雜化樹(shù)脂（聚硅芳炔RA，聚硅乙炔RB，聚苯基硅乙炔RC）基防熱材料的燒蝕行為。通過(guò)雜化樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)、固化及裂解行為，相關(guān)復(fù)合材料的力學(xué)及燒蝕性能的研究，全面剖析了這些材料體系中結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，深入探討了影響材料力學(xué)及燒蝕性能的相關(guān)因素。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了優(yōu)化材料燒蝕性能的相關(guān)方法。主要研究成果如下:
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2、)雜化樹(shù)脂固化交聯(lián)過(guò)程中形成的稠芳環(huán)結(jié)構(gòu)或Si-C(sp3)結(jié)構(gòu)賦予了其固化物較高的熱穩(wěn)定性能以及高溫質(zhì)量殘留率。三種雜化樹(shù)脂固化物的熱分解溫度Td5均大于500℃，900℃質(zhì)量殘留率均大于80％，其中以RA樹(shù)脂(626℃，91.3％)最為突出。
　　 (2)在3DCf/RA、RB、RC三種材料體系中，隨著材料基體中Si原子含量的提高，材料的力學(xué)性能逐漸降低。分析認(rèn)為，Si原子含量高的樹(shù)脂基體，其固化收縮行為更為嚴(yán)重，這導(dǎo)致了其

3、復(fù)合材料體系中孔隙含量偏高，基體偏脆。另一方面，較高的Si含量也不利于碳化后的材料力學(xué)性能。分析認(rèn)為，在同等熱處理環(huán)境下，Si元素含量較高的3DCf/RB材料出現(xiàn)的基體脆化，纖維侵蝕以及界面強(qiáng)化傾向最為嚴(yán)重，而這三種結(jié)構(gòu)變化是不利于材料力學(xué)性能的。
　　 (3)在高焓高熱流的典型工況條件下，3DCf/RA、RB、RC三種材料的燒蝕性能隨材料基體中Si原子含量的提高而下降。分析認(rèn)為，背景環(huán)境下，3D碳/雜化樹(shù)脂基復(fù)合材料的燒蝕量由

4、熱化學(xué)燒蝕和機(jī)械剝蝕兩部分組成，而材料體系較高的Si原子含量即不利于降低熱化學(xué)燒蝕量，也不利于材料的抗剝蝕性能。
　　 (4)強(qiáng)界面結(jié)合有利于3DCf/RA材料的力學(xué)性能;而弱界面結(jié)合有利于碳化后3DCf/RA材料的力學(xué)性能。鑒于界面結(jié)合僅對(duì)材料的抗剝蝕性能有影響，同時(shí)材料的剝蝕出現(xiàn)裂解層以上的碳化層中，提高材料碳層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是增加材料抗剝蝕性能的主要途徑，因此弱界面結(jié)合是有利于3DCf/RA材料燒蝕性能的。
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