酚醛樹脂基復合材料制備及其燒蝕性能研究.pdf

1、輕質(zhì)燒蝕材料具有密度低、導熱系數(shù)小、殘?zhí)悸矢?、碳層表面輻射率高、碳層耐燃氣沖刷性好等特點,能有效地阻止氣動熱向艙體內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳遞,已廣泛應用于月球、火星等深空探測器熱防護系統(tǒng)。隨著航天技術(shù)的發(fā)展,不同的氣動熱環(huán)境對燒蝕材料提出了不同的性能要求,開發(fā)出新型可靠的輕質(zhì)燒蝕材料對于提高我國航天器熱防護水平具有重要意義。
　　本論文以不同樹脂為基體,不同微球為填料,來制備輕質(zhì)燒蝕復合材料。研究了燒蝕時間、質(zhì)量比、基體填料種類等因素對燒蝕性能

2、和隔熱性能的影響,篩選組成,優(yōu)化工藝,制備性能更優(yōu)材料。采用氧-乙炔焰對材料進行燒蝕測試,利用質(zhì)量燒蝕率和線燒蝕率表征燒蝕性能,測試距離燒蝕表面不同厚度處的溫度表征隔熱性能。測試試樣壓縮強度表征力學性能。利用TG-DTA分析基體填料耐熱性能,利用SEM觀察試樣燒蝕前后形貌,利用XRD分析燒蝕前后微觀結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)TH400硼酚醛樹脂的熱解殘?zhí)柯矢?耐熱性能好,用其作為燒蝕復合材料基體制備試樣,耐燒蝕性能較好。玻璃S38微球試樣燒蝕后熔融

3、凝結(jié),質(zhì)量燒蝕率較低。酚醛微球試樣燒蝕后形成了疏松多孔的石墨化碳,線燒蝕率較低。而玻璃S38微球試樣的隔熱性能較酚醛微球試樣好。
　　本論文還通過在填料中添加碳納米管、短切碳纖維來改善復合材料的燒蝕性能和隔熱性能,通過添加偶聯(lián)劑來提高材料力學性能,并初步分析了改性機理。研究發(fā)現(xiàn)在填料中添加3％的碳納米管可以提高殘留炭層表面平整度,有效降低試樣燒蝕率。在填料中添加1.5%的經(jīng)過表面處理的短切碳纖維可以提高殘留層強度,降低試樣燒蝕率。