Reso1型酚醛树脂热解特征的TG—MS研究

合成了一种低醛/酚摩尔比(1.3：1)的Resol型酚醛预聚物。利用TG-MS详细研究了热交联固化后树脂的热分解特征。低于350℃时，主要表现为分子内醚键断裂和脱端羟甲基，并逸出H20、CO2和CH30H等产物及它们的碎片。在350℃—750℃范围内，大分子主链在不同位置发生主链断裂而形成一甲基苯酚、二甲基苯酚和三甲基苯酚等产物及它们的碎片。说明了大分子主链热稳定性的提高是减少和防止Resol型酚醛树脂前驱体C／C复合材料缺陷的重要组成部分。     

磺化Resol-Novalak共聚酚醛树脂热解特征的TG-MS研究

合成了一种合磺酸基的热固性Resol—Novalak共聚酚醛树脂(C——PF／SPF)。TG—MS(热失重—质谱)的研究结果表明，C—PF／SPF在低于350℃时，主要发生与磺酸基相关的热分解井退出SO2等产物；在450℃—820℃范围，只观察到CO2(m／z＝44)、C0(m／z＝28)和H20(m／z＝18)等产物及其碎片；在110℃—820℃的测试温度范围未检测到与主链断裂有关的酚类热解产物，显示出优越的热稳定性；这是由于部分磺酸基中的硫在热处理过程中与酚醛树脂的芳环发生交联，从而大大增加了C——PF／SPF的热稳定性。基于TG—MS结果的理论计算表明，C——PF／SPF经350℃热处理后的理论残碳率可达80％，是一种具有应用前景的C／C复合材料用基体前驱体。     

酚醛树脂热解高斯分峰法

为了准确描述酚醛树脂热解时相互重叠的反应过程,进行了5种线性升温速率下的酚醛树脂热分析试验,提出一种高斯分峰方法。该方法通过分析酚醛树脂的微分热重(DTG)曲线以及不同温度下热分解产物的种类和含量,将酚醛树脂热解划分为四个反应过程。分峰结果与试验结果吻合较好,对后续准确求解酚醛树脂各个反应过程热分解动力学参数有重要意义。     

环氧—酚醛树脂的湿效应实验研究

研究了作为复合材料常用的基体材料环氧-酚醛树脂在42±2℃、相对湿度为88%的恒温恒湿环境中的吸湿特性;实验测量了这种材料在上述恒温恒湿环境中的吸湿率及湿应变。     

纳米孔径酚醛树脂基泡沫碳前驱体的隔热性能

采用热塑性酚醛树脂为原料,通过液相低压发泡工艺制备得到具有纳米孔径的酚醛树脂基泡沫碳前驱体.研究了前驱体的隔热机理和纳米孔径结构对热导率的改善以及材料的热导率随体积密度和测试温度的变化规律.结果表明,由于具有均匀分布的纳米孔径结构,前驱体的隔热性得到改善和提高.前驱体的热导率随体积密度的增大存在一个最佳密度点,此时热导率取得极小值.200℃以前,前驱体的热导率随测试温度的升高先增后减,200℃以后热导率变化甚少,高密度的前驱体出现极大值拐点的温度比低密度前驱体延缓20℃.     

烧蚀复合材料用酚醛树脂研究

用于制作烧蚀防热材料的酚醛树脂基体具有耐烧蚀、高纯度和工艺性能优良等特性。酚醛树脂碳化后的成碳率和碳层质量对碳/酚醛复合材料的烧蚀性能有很大的影响。合理的分子结构,工艺和添加适当的碳粉末可提高材料的成碳率和烧蚀性能。优良的树脂碳坚固、致密、并且和碳纤维匹配良好。在TEM下可观察到石墨化区域,而质量低劣的树脂碳呈疏松,多孔状,是一类有缺陷的无定形碳。     

SiC/ ZrC 前驱体配比对 C/ C-SiC-ZrC 复合材料烧蚀性能的影响

以不同质量比Si C/Zr C有机前驱体混合溶液为浸渍剂,采用前驱体浸渍裂解法(PIP)制得C/CSi C-Zr C复合材料。对C/C-Si C-Zr C复合材料的组成、微观结构及烧蚀性能进行了分析和测试,探讨了Si C/Zr C前驱体配比对复合材料烧蚀性能的影响。结果表明,随着Zr C含量的增加,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率呈现出先减小后增大的趋势。采用质量比为1∶3的Si C/Zr C前驱体混合溶液制备的C/C-Si C-Zr C复合材料具有相对较好的烧蚀性能,试样在氧乙炔焰下3 000℃烧蚀20 s,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为-0.65 mg/s和21μm/s。Si C-Zr C复相陶瓷中Zr C含量过低或过高均不利于提高其氧化稳定性,而Zr C含量适中的Si C-Zr C复相陶瓷具有较好的氧化稳定性。     

PIP法制备C/ZrC-SiC复合材料工艺与性能研究

为了提高超高温陶瓷基复合材料的力学性能和耐烧蚀性能,本文采用前驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了C/ZrC-SiC复合材料,研究了锆硅一体化陶瓷前驱体(ZS)的固化-裂解工艺对C/ZrC-SiC复合材料性能的影响。结果表明:前驱体的裂解温度对复合材料的力学性能影响较大。较高的裂解温度会损坏碳纤维,导致力学性能降低;较低的裂解温度会使碳热还原反应不充分,基体氧含量较高,结构疏松,导致力学性能下降;制备的C/ZrC-SiC复合材料通过了2 850 K的电弧风洞试验考核后线烧蚀率为8.75×10^-4mm/s,呈现出优异的耐烧蚀性能。     

炔基酚醛树脂防热复合材料的研究

以碱为催化剂,通过间乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备出间乙炔基苯偶氮酚醛树脂简称炔基酚醛树脂(EPAN),采用该树脂制备了硅墓/炔基酚醛树脂复合材料.研究结果表明:该树脂浸胶工艺性好,固化反应活性高,制备出的复合材料高温力学性能保持率好、残碳率高.     

高硅氧玻璃纤维／酚醛树脂复合材料切削力的试验研究

通过用PCD刀具对高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的车削试验,采用正交试验和回归分析法,研究了切削用量三要素对切削力的影响规律,建立了切削力的经验模型.结果表明,背吃刀量是影响切削力的主要因素,增大背吃刀量时主切削力和进给力都显著增大;增大进给量也使主切削力增大,但其影响小于背吃刀量;而切削速度对切削力的影响很小.所建切削力经验公式可作为切削加工该复合材料时切削用量选择及切削力控制的依据.     

热重质谱联用技术对酚醛树脂热解行为及动力学研究

采用热重分析法和热重质谱联用技术考察了氨酚醛树脂的热解反应行为,以Coats-Redfern积分法对实验数据进行动力学解析,得到了氨酚醛树脂热解反应的动力学参数。结果表明,氨酚醛树脂的热解反应分为两种:在600℃以下的低温区,以链断裂反应为主;在600～800℃的高温区,以脱氢反应为主。氨酚醛树脂热解反应可以用两个分段一级动力学方程来描述,升温速率对两种热解反应的表观活化能影响都不大。     

典型结构钡酚醛树脂热解非等温动力学及热稳定性

为建立酚醛树脂指纹结构与热稳定性的相关性,帮助耐烧蚀材料用树脂基体的选择,采用核磁氢谱定量描述钡酚醛树脂的典型结构,研究了不同典型结构酚醛树脂的热解活化能、反应机理函数、热稳定性。结果表明,不同结构钡酚醛树脂热解反应活化能在162～240 kJ/mol,核磁F/P值在1.2～1.5时热解反应活化能最高,树脂热稳定性最好;钡酚醛树脂在570℃时的热解最概然机理函数g(a)=(1-α)~(-b)-1(b=5.2～6.7),为化学反应机制,通过酚醛树脂裂解气相色谱-质谱分析和复合材料电弧加热烧蚀性能分析验证了树脂核磁F/P值在1.2～1.5时热稳定性最好。     

一种酚醛树脂模型化合物热解反应的密度泛函理论研究及实验验证

邻-邻位亚甲基桥是酚醛树脂主体结构单元之间的主要链接方式之一。采用Gaussian 09中的密度泛函理论B3LYP/6-311G(d,p)方法,对邻-邻位亚甲基桥型模型化合物邻位双羟苯基甲烷(2BHM)的热解反应机理进行了量子化学理论研究。设计了5种热解反应途径,对每种反应途径的反应物、产物和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,并对过渡态进行了IRC验证。计算了各反应途径的标准动力学参数,最后进行了相关实验验证。计算结果表明Path3为2BHM的最优热解路径,对应的产物为苯酚和邻甲酚,所有路径的终产物中均有苯酚,且CO_2要比CO更容易生成。热解实验结果显示热解产物中苯酚含量最高,而CO并未出现。这说明计算结果与实验结果基本一致,同时也表明应用量子化学计算理论研究酚醛树脂的热解机理是一种有效的研究方法。     

新型高残碳酚醛树脂的性能研究

采用热重和高效液相色谱法对高残碳酚醛树脂的性能进行分析。结果表明，与其它酚醛树脂相比，此树脂具有较高的热分解温度和表观活化能，700℃残碳率大于75％，热性能和耐烧蚀性能优于传统烧蚀酚醛树脂，是良好的耐热、耐烧蚀基体材料；用高效液相色谱(HPLC)初步探讨了树脂的反应机理，得出大分子量组成含量随聚合度变化，应作为树脂质量控制的指标之一。     

纳米碳黑对酚醛树脂力学性能的影响

以纳米碳黑作为增强材料制备纳米复合材料，研究了不同的纳米碳黑含量对纳米复合材料力学性能的影响，采用扫描电镜观察复合材料断裂界面、X射线衍射表征复合材料碳化后的结构。研究结果表明，纳米碳黑粒子使酚醛树脂的弯曲强度、压缩强度得以提高。     

RTM型耐烧蚀酚醛树脂性能研究

对一种可用于RTM工艺的酚醛树脂的成型工艺性能和浇铸体性能进行研究,采用流变性能测试、热失重分析、氧-乙炔烧蚀等方法进行表征。结果表明:树脂的低黏度平台(≤800 mPa·s)长,且65~80℃的适用期均大于2 h;树脂浇铸体在800℃N2氛围下残碳率为61.38%,线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.167 mm/s和0.065 4 g/s。说明这种树脂可用作RTM注射成型且适合作为烧蚀防热复合材料的基体。     

聚酰胺改性酚醛树脂及泡沫性能

为了改善酚醛泡沫的韧性,采用聚酰胺对酚醛树脂进行了改性,并通过化学发泡法制备了不同含量聚酰胺改性酚醛泡沫,借助DSC曲线、凝胶化时间、弯曲强度、SEM照片等表征方法研究了聚酰胺对酚醛树脂及泡沫性能的影响.结果表明:聚酰胺与酚醛树脂发生了共固化反应;酚醛树脂的反应活性随着聚酰胺含量的增加逐渐降低;加入的聚酰胺有效的改善了酚醛泡沫的韧性;酚醛泡沫弯曲强度随着聚酰胺含量的增加呈现先增加后减小的趋势,当聚酰胺含量为10wt％时,弯曲强度达到最大,比未改性的提高了约81％;酚醛泡沫SEM照片显示少量聚酰胺可以改善泡沫的泡孔结构,当聚酰胺加入量为10wt％时,酚醛泡沫泡孔结构最好,泡孔大小均匀,平均直径约为400μm.     

硼化物改性酚醛树脂研究进展

在酚醛树脂中引入硼化合物通常能够显著提高酚醛树脂的热稳定性和残碳率,本文介绍了各种无机和有机硼化合物对酚醛树脂的改性作用,并分析各种硼化合物改性酚醛树脂在耐高温材料领域应用时的优缺点.着重指出,超支化聚硼酸酯改性酚醛树脂在耐热性、工艺性、韧性等方面都表现出优异的性能,具有很大的发展潜力.