纳米Al_2O_3改性酚醛基碳纤维的制备及性能研究

经熔融共混法将纳米Al_2O_3掺杂到热塑性酚醛树脂中,熔融纺丝,制备酚醛纤维原丝,再经固化处理,得交联化的酚醛纤维;碳化,得酚醛基碳纤维。考察了掺杂纳米Al_2O_3对酚醛纤维固化反应、交联化酚醛纤维性质及酚醛基碳纤维性质的影响。结果表明,引入纳米Al_2O_3可提高固化速率,随纳米Al_2O_3掺量的不同,纤维的残碳及拉伸强度都有不同程度的改善;在纳米Al_2O_3掺量1. 5%时,纤维的残碳率提高13. 6%,纤维的拉伸强度提高了6. 91%;改性酚醛基碳纤维的比表面积高达630 m2/g,与未改性的酚醛基碳纤维相比,比表面积提高了53. 7%。

钼改性高邻位酚醛纤维的制备及性能

通过正交试验得出钼改性高邻位酚醛树脂(o-MoPR)的最佳合成工艺参数,并制得了重均分子质量为4 255g/mol的o-MoPR,采用熔融纺丝进一步交联处理制得了钼改性高邻位酚醛纤维(oMoPF).对制得的钼改性高邻位酚醛树脂及其纤维进行了结构性能表征,发现钼元素已连接到酚醛树脂的分子链中.研究获得了熔融纺丝初生酚醛纤维的最佳交联浴升温速率为25℃/h,最佳热处理温度为170℃.研究发现钼改性和高邻位化可使酚醛纤维的力学性能和热性能得到较大提高.o-MoPF的拉伸强度比常规酚醛纤维(PF)提升了21 MPa,达到了185 MPa,o-MoPF在N2气氛中的初始分解温度达到535℃,800℃残余质量分数为78%,分别比PF提高了123℃和33%.

硅改性酚醛/碳纤维复合材料的制备及烧蚀性能

针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性能。制备得到硅改性酚醛/碳纤维复合材料,并对改性前后复合材料的烧蚀性能进行比较。结果表明,不同硅含量的杂化气凝胶具有凝胶骨架和孔隙双连续的结构特性,密度分别在0.145~0.160 g/cm^(3)之间。随着硅含量提高,杂化气凝胶残留率增加,Si—O键吸收振动峰更明显,但XRD无衍射峰。综合考虑孔径分布及热物理性能,选取性能最优的杂化气凝胶制备硅改性酚醛/碳纤维复合材料,改性后复合材料的质量烧蚀率为0.046 g/s,线烧蚀率为0.074 mm/s。与未改性的复合材料相比,质量烧蚀率降低了20.7%,线烧蚀率降低了21.3%,改性后材料的抗氧化性和烧蚀后的残留率得到明显提升。

高速对称加载下改性酚醛碳纤维材料的物理特性

利用一级轻气炮加载技术,对改性酚醛碳纤维材料进行了对称式抗冲击实验研究.探讨了改性酚醛碳纤维材料在对称高速撞击下的物理状态特性,构建了材料在高速冲击下的Hugoniot曲线和Griineisen状态方程,并计算了相应的Griineisen系数.实验结果表明,Griineisen系数与后自由面粒子速度呈负敏感效应的关系.