酚醛樹(shù)脂浸漬碳纖維三維編織體的成型與燒蝕行為研究.pdf

1、酚醛浸漬碳纖維燒蝕體(PICA)是一種新型低密度、低熱導(dǎo)率和低燒蝕量的防熱復(fù)合材料，能夠應(yīng)用于高熱流、高溫等極端環(huán)境下飛行器大面積防熱系統(tǒng)。本文以硼改性酚醛樹(shù)脂為基體，以碳纖維三維編織體為增強(qiáng)體，利用常壓和真空浸漬兩種工藝，制備了PICA材料。
　　本研究通過(guò)測(cè)量酚醛樹(shù)脂的表面張力以及與碳纖維單絲的潤(rùn)濕性，從理論上證明了材料制備的可行性。利用酚醛樹(shù)脂固化過(guò)程的DSC分析，制定了制備材料的樹(shù)脂固化工藝?？疾炝朔尤?shù)脂從室溫至1100

2、℃的熱重分析。測(cè)量了 PICA制品的密度及孔隙率，分析了浸漬工藝和編織體密度對(duì)制品的密度和孔隙率的影響。測(cè)試了制品的壓縮力學(xué)性能和燒蝕性能，利用氧乙炔燒蝕試驗(yàn)考核了酚醛浸漬碳纖維編織體材料的抗燒蝕性能。分析了編織體密度對(duì)力學(xué)性能和燒蝕性能的影響。利用SEM分析了燒蝕前后試樣的微觀組織形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的升高，酚醛樹(shù)脂溶液的表面張力增大，樹(shù)脂與纖維的接觸角減小，兩者表現(xiàn)出較好的潤(rùn)濕性，證明了材料制備完全可行。在室溫至550℃的較

3、低溫度區(qū)間里面，只釋放出溶劑以及小分子物，樹(shù)脂質(zhì)量損失較小。在550℃至1100℃的溫度區(qū)間，樹(shù)脂主要發(fā)生氧化反應(yīng)，質(zhì)量損失嚴(yán)重。根據(jù)DSC分析結(jié)果，制定了180℃為固化峰值溫度。對(duì)于相同的纖維編織體，浸漬時(shí)間對(duì)制品密度和孔隙率基本沒(méi)有影響，而經(jīng)過(guò)預(yù)壓緊、超聲波振蕩和真空浸漬得到制品，其密度提高，孔隙率有所下降。可以得到碳纖維編織體密度對(duì)最終制品密度影響較大。隨著編織體密度增大，制品密度增大，兩者基本成正比關(guān)系。隨著編織體密度的增加，應(yīng)