Evolution of Physical and Chemical Properties of Phenolic Resin-Based Carbon/Carbon Composites Reinforced with Short Discrete Fibers during Pyrolysis

In the present work, novolac phenolic resin-based composites reinforced with short discrete carbon fibers were pyrolized at different temperatures from 400℃ to 900℃. Their physical and chemical properties were studied, linterfacial bonding between the matrix and carbon fiber and its influence on mechanical properties of analyzed composites were analyzed. Experimental results demonstrated strengthening of interfacial bonding with increase of pyrolysis temperature. Evolution of failure behavior was observed.

Ablation Property of Ceramics/Carbon Fibers/Resin Novel Super-hybrid Composite

A novel super-hybrid composite (NSHC) is prepared with three-dimension reticulated SiC ceramic (3DRC), high performance carbon fibers and modified phenolic resin (BPR) in this paper. Ablation performance of super-hybrid composite is studied. The results show that the NSHC has less linear ablation rate compared with pure BPR and CF/BPR composite, for example, its linear ablation rate is 50% of CF/BPR at the same fiber content. Mass ablation rate of the NSHC is slightly lower than that of pure BPR and CF/BPR composite because of their difference in the density. Scanning electron microscopic analysis indicates that 3DRC can increase anti-erosion capacity of materials because its special reticulated structure can control the deformation of materials and strengthen the stability of integral structure.

碳纤维/酚醛树脂复合材料热解特性研究

使用热重-差热同步分析仪研究了某飞机框架部位用碳纤维/酚醛树脂复合材料在不同气氛和不同升温速率条件下的热分解特性。结果表明:在空气气氛下碳纤维/酚醛树脂复合材料热解反应分为3个阶段,在氮气气氛下热解反应分为2个阶段;随着升温速率的提高,氮气气氛下复合材料热解的初始分解温度、第2阶段起始温度都随着升温速率的提高而增加,2个阶段的热解温度范围都逐渐变宽且每一阶段的温度范围都要高于前一个热解阶段,最大失重速率温度也向高温方向移动,相同温度下失重明显变大。采用Kissnger法、FWO法、Starink法对碳纤维/酚醛树脂复合材料的热解动力学进行计算,得到其表观活化能。

碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料的制备及其性能

采用碱催化酚化的方式增加木质素反应活性以替代苯酚,用于制备酚醛树脂及碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料,探讨了碱催化酚化工艺条件对木质素结构的影响,表征了不同取代比的木质素基酚醛树脂的结构,以及碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料的形貌和力学性能。结果表明:经碱催化酚化的木质素反应活性明显增加,最佳工艺条件为温度90℃,时间90 min,碱用量4%(w);木质素基酚醛树脂与传统酚醛树脂结构相似,当木质素替代率为30%(w)时,可获得弯曲性能和层间剪切强度高的碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料。

酚醛树脂炭/石墨复合炭材料用作锂离子电池负极材料的考察

用不同的方法在石墨的表面包覆上一层酚醛树脂 ,然后在 N2 保护下 10 0 0℃炭化 1h制得复合炭材料 ,并用扫描电子显微镜 (SEM)对其表面物理形态进行观察分析 ,研究了复合炭材料的恒电流充放电性能。包覆在石墨表面的具有无定形结构的酚醛树脂炭能够有效阻止石墨在充放电过程中发生层状剥落 ,从而提高复合炭材料的循环稳定性 ,其中通过沉淀法制得的复合炭材料 (CPG- 30 )在十次循环后可逆容量为 32 6 m Ah· g- 1 ,比石墨高 45m Ah· g- 1 ,并保持了首次可逆容量的 96 .2 %。

基于酚醛树脂的碳/碳复合材料在高温分解过程的微结构演变

采用热压成型方法制备碳／酚醛树脂预制体，再经高温碳化得到开气孔率为27％、密度约1．27g／cm^3并具有预期孔隙结构的碳／碳复合材料。研究了200～900℃预制体转化为碳／碳复合材料过程中，材料的密度、开气孔率、失重率、以及内部微观结构随温度的变化。分析了材料在高温分解过程中微观结构演变规律。结果表明，酚醛树脂主要在400～700℃大量分解，其分解速率约为其余温度范围的4倍，该温度范围失重率增加了14％、开气孔率增加了18％。在高于400℃时形成大量裂纹与孔隙，随着温度升高裂纹增多并进一步扩展，900℃碳化后形成一种连通的特征性微观裂缝网格模式。高温分解后碳／碳复合材料中总孔容约0．17cm^3／g，其中81％的孔隙半径在122．190～2．440um范围内。

白炭黑、B_4C改性酚醛树脂粘接石墨高温性能研究

在 B4C改性酚醛树脂 (phenol- form aldehyde resin,PF)高温粘接剂的基础上 ,向其中添加白炭黑 (超细Si O2 )制备新型粘接剂 ,并对石墨材料进行粘接和热处理 ,测试了不同温度热处理后的粘接强度。结果表明 ,2 5 5 0℃处理后新型粘接剂仍具有理想的耐热温度和粘接强度。利用扫描电镜 (SEM)对样品断面形貌进行观察 ,研究了粘接界面的组成和结构变化及其与粘接性能之间的关系。实验结果表明 ,白炭黑的添加 。

氧化钴溶胶复合酚醛树脂的热解碳结构变化

以乙醇为介质将制备的氧化钴溶胶与酚醛树脂进行复合,经固化后在埋炭条件下炭化处理,制备热解碳。借助场发射扫描电镜、高分辨率透射电镜、X射线衍射仪等手段对热解碳的晶体结构、显微结构进行了分析表征。结果表明:氧化钴溶胶粒子在酚醛树脂中以纳米尺寸均匀分散,复合树脂热解过程中氧化钴被还原为单质钴,从而对树脂热解过程起到了催化作用,使其由无定形玻璃态碳部分转变为石墨化碳。对热解碳的显微结构分析表明,热解碳中有大量的碳纳米管生成,其含量、形貌与氧化钴溶胶掺杂量有关。

纳米炭粉对炭/酚醛材料性能的影响

用纳米级炭粉对炭 /酚醛复合材料性能进行了改进。对纳米级炭粉加入后酚醛树脂的热解性能 ,材料的烧蚀性能、常温下力学性能、热性能及炭化后材料的层间剪切强度的测定结果表明 ,材料性能得到不同程度的提高 。

碳纳米管增强碳复合耐火材料的研究进展

总结了直接加入碳纳米管法和催化酚醛树脂原位生成碳纳米管法应用在低碳耐火材料中的研究现状,提出了碳纳米管增强碳复合耐火材料目前存在的问题和今后潜在的发展方向。

酚醛树脂用量对木陶瓷性能的影响

砂光木粉浸渍酚醛树脂经干燥、热压后在真空条件下烧结处理后制得了碳/碳复合材料(木陶瓷)。分析了酚醛树脂用量对木陶瓷尺寸收缩率、碳得率、力学性能、耐磨性的影响,并利用全自动元素分析仪检测了酚醛树脂用量对木陶瓷元素组成的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了酚醛树脂用量对木陶瓷微观形貌和结构的影响。结果表明,随着酚醛树脂用量的增加,木陶瓷的碳得率增大,尺寸收缩呈下降趋势,力学性能增强,耐磨性明显提高,木陶瓷中C、H含量降低,O、N的总含量升高;SEM观察结果说明,随着酚醛树脂用量的增加,木陶瓷内酚醛树脂碳化形成的玻璃碳更加明显,但对XRD谱图没有明显影响。当木粉与酚醛树脂的质量比为40∶60时,木陶瓷的结构与性能最稳定,并具有较好的力学性能和耐磨性。

碳纤维单丝带对酚醛树脂基复合材料力学性能的增强作用

将连续碳纤维束用空气梳分散成单丝状的长带,经60%硝酸进行表面氧化处理后用作酚醛树脂复合材料的增强材料。用红外光谱、扫描电镜等表征复合材料的微观结构,通过力学性能测定发现,与连续的碳纤维束增强相比,单丝带增强复合材料的弯曲强度提高了1倍,层间剪切强度(ILSS)提高了2倍,但冲击强度有所降低。结果表明,碳纤维经过表面氧化和丝束分散的处理后,能有效地提高其与复合材料中树脂基体的结合性能。

酚醛树脂前驱体CC复合材料研究——硼酚醛树脂理化性能分析及固化、热解过程研究

以二维渐开线型C C扩张段为应用背景 ,比较了硼酚醛与其它耐烧蚀酚醛 (钡酚醛、氨酚醛等 )的主要理化性能 ,分析了硼酚醛树脂固化、裂解过程 ,探讨了炭布 硼酚醛复合材料的固化、后固化、炭化工艺 ,并以硼酚醛为基体前驱体制作了二维平板C C及二维渐开线型小C C扩张段。平板状C C在炭化过程中无分层 ,力学性能较高 ;二维C C扩张段通过工艺优化解决了分层问题 ,环向拉伸强度可达 45MPa以上。实验结果说明硼酚醛树脂可用于二维渐开线型C C扩张段的制造。

高交联密度酚醛树脂的合成

以较高的甲醛 (F) /苯酚 (P)比 (物质的量之比 ) ,采用复合催化剂可以得到高交联密度酚醛树脂。树脂合成过程中应严格控制温度 ;F/P比在 1 6和 1 8时 ,合成反应过程平稳 ,且可以提高酚醛树脂炭化率和玻璃纤维 /酚醛树脂复合材料的抗烧蚀性能。适当的催化剂可以缩短反应时间。

硼酚醛烧蚀材料的研究

介绍了炭布增强硼酚醛烧蚀材料 ( 2 D C/FB)的制备 ,研究了工艺对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。结果表明 ,硼酚醛 FB树脂 90 0℃残炭率高达 70 % ,高于普通酚醛树脂 (钡酚醛 ) ,采用优化工艺制备的 2 D C/FB材料力学性能和烧蚀性能优异 ,剪切强度高达 3 9.

碳纳米管对酚醛树脂/碳纤维复合材料力学性能的影响

利用碳纳米管(CNTs)对酚醛树脂(PF)进行改性,研究了CNTs含量对PF/碳纤维(CF)复合材料力学性能的影响。研究表明,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料的力学性能,当CNTs的含量为0.5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值(891.8MPa),与未加入CNTs时相比提高了168.4MPa,而弯曲弹性模量降低了9.5GPa;当CNTs的含量为1.5%时,复合材料的压缩强度、层间剪切强度、冲击强度均达到最大值,与未加入CNTs时相比,分别提高了10.4%、79.2%、71.9%。

PF/MCMB/石墨/CF复合材料燃料电池双极板的研制

针对目前机加工燃料电池石墨双极板、金属双极板的不足,研究了采用酚醛树脂(PF)、中间相碳微球(MCMB)、石墨和碳纤维(CF)为原料通过模压成型、渗碳烧结工艺制备复合材料双极板。结果表明,所研制的复合材料双极板具有更佳的综合性能,其制造成本低、效率高,碳元素含量达95%,压缩强度大于100MPa,弯曲强度大于30MPa,体积电阻率小于50×10-6Ω·m,所组装的单电池能满足燃料电池苛刻工作条件和性能上的要求。

蒙脱土对炭/酚醛树脂复合材料性能的影响

为了提高炭/酚醛树脂复合材料的烧蚀性能,采用蒙脱土(MMT)对炭/酚醛树脂复合材料进行了改性研究,结果表明,有机化处理可使MMT片层的间距明显增大;处理后的MMT在酚醛树脂中的分散状态与MMT的含量有关。当酚醛树脂中MMT含量较低时,MMT主要以剥离的片层形式分散于酚醛树脂中,当酚醛树脂中MMT含量较高时,插层的MMT结构的含量增大;炭/酚醛树脂复合材料的层间剪切强度随MMT含量的增大而增大,在MMT含量达到8%后,趋于稳定。炭/酚醛树脂复合材料的烧蚀率随MMT含量的增大先降低,在MMT含量约为8%时达到最小值,随后随MMT含量的增大而升高。MMT对炭/酚醛树脂复合材料质量烧蚀率的影响小于线烧蚀率。

酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料界面强度的影响

采用酚醛树脂作为炭纤维表面处理剂,可以显著提高多种炭纤维和环氧树脂界面强度。通过XPS、AFM、SEM和层间剪切强度等方法,研究了不同浓度的酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料层间剪切强度、炭纤维表面元素和化学键组成的影响,以及炭纤维增强环氧树脂复合材料断面微观形貌的变化。XPS和AFM分析结果表明酚醛树脂和炭纤维表面发生了化学反应,而且酚醛树脂处理剂浓度越高,和炭纤维表面发生反应的基团也越多,表面越光滑平整,SEM和层间剪切强度研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到很大的改善,而且界面粘结性能强烈依靠处理剂浓度。

碳/碳复合材料的基体前驱体研究进展

本文综述了国内外碳 /碳复合材料基体前驱体的研究进展状况。讨论了不同物质 ,其中包括工业沥青、酚醛树脂、呋喃树脂、缩合多核芳香 (COPNA)树脂以及聚芳基乙炔树脂作为碳 /碳复合材料基体前驱体的特点。