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。

       物质通过自身烧蚀引起质量损失，吸收大量的热量，阻止外部热量向内部结构传递来实现隔热，这种隔热方法称为烧蚀法。目前酚醛树脂基复合材料以及C/C复合材料等正以其高比强度、高比模量、耐高温、抗烧蚀、抗冲击等特点，正逐步取代黑色金属、有色金属等传统材料，成为轻质化结构和防热结构的主要材料。耐高温烧蚀材料在诸多领域如航天飞机、洲际导弹、人造卫星、固体火箭发动机、舰艇飞行平台等获得了极大的应用。

       传统的酚醛树脂受到分子结构的限制，成炭率相对较低，碳化产物通常为各向同性的玻璃炭，经高温处理难以石墨化，在高温烧蚀过程中降解严重，容易在材料中产生较大的孔洞和开裂，使材料极快损耗，难以满足高性能要求。因此酚醛树脂的改性研究一直是耐烧蚀树脂基体的主要研究方向。常用改性酚醛树脂主要有三类：(1)无机元素改性酚醛树脂，如：硼酚醛树脂(FB)、钼酚醛树脂、磷酚醛树脂等；(2)结构改性酚醛树脂，如：有机硅改性酚醛树脂、酚三嗪树脂、马来酰亚胺改性酚醛树脂等；(3)共混改性酚醛树脂，如：DA改性剂改性酚醛树脂、纳米材料改性酚醛树脂等，其中无机元素改性酚醛树脂工程应用最为成熟。

      酚醛树脂基耐烧蚀复合材料常用的增强纤维材料有碳纤维、高硅氧纤维、玄武岩纤维等。作为一种新的纤维增强体，连续玄武岩纤维
( CBF)是以天然玄武岩矿石为原材料，将其破碎后加入高温熔窑中，在1450—1500°C下熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。它力学性能优良，导热系数低、耐高温性能好，可在一269~ 650°C范围内连续工作，尤其是具有成本低的优势。
    
     本文选择硼酚醛树脂与氨酚醛树脂为基体，玄武岩纤维织物为增强材料，综合比较几种酚醛树脂基复合材料的烧蚀性能以及力学性能，简单阐述了酚醛树脂基复合材料的烧蚀机理。

资料下载：   酚醛耐烧蚀复合材料的耐热改性研究.pdf