1.1目的及意义

随着航空航天领域的快速发展，各类航天飞行器在高速飞行过程中急需轻质的热防护烧蚀材料。可陶瓷化聚合物复合材料是一种可应用于航天飞行器的新概念防火材料。可陶瓷化聚合物复合材料与传统的高分子复合材料有很大的不同，是以聚合物作基体，然后添加成瓷填料、助熔剂和其他辅助功能助剂通过普通高分子成型工艺而制成。普通的聚合物复合材料在高温环境下会分解成粉末或气体，基本不具备力学强度。可陶瓷化聚合物复合材料在常温下的性能与普通聚合物复合材料性能基本一样，且成型加工方式也相同，但是可陶瓷化材料在高温环境下能够形成一层具有一定力学强度的陶瓷结构，防止内部的聚合物进一步裂解，从而保护该复合材料不被完全破坏。且可陶瓷化聚合物复合材料还可克服普通高分子聚合物复合材料燃烧过程中释放大量有毒气体的缺点，进一步扩宽了其在阻燃和防火领域的应用。

酚醛树脂基热防护材料因其具有耐烧蚀性能适中、物理力学性能良好、工艺性好、成本低等优良性能，各类纤维增强的可陶瓷化酚醛基复合材料是较理想的烧蚀防热材料。随着先进飞行器热防护时间的增长，在提高纤维增强酚醛树脂基复合材料烧蚀性能的同时，通过纤维编织提高其高温力学性能也是发挥热防护性能的关键。本文将讨论不同种类、不同编织形式的纤维对可陶瓷化酚醛树脂基复合材料高温力学性能与线膨胀系数的影响并结合社会、健康、安全、成本以及环境等因素综合分析不同种类及编织形式纤维增强的酚醛基复合材料在航空航天领域的应用。

1.2国内外研究现状

可陶瓷化聚合物复合材料这一概念由L.G.Hanu在其论文“Development of polymer–ceramic compositesfor improved #64257;re resistance”中首次提出，他在硅橡胶中加入铝硅矿物填料制备了可陶瓷化硅橡胶复合材料，该复合材料在 1100℃的高温下形成一层陶瓷结构，明显减弱了热量的扩散和橡胶基体的进一步裂解。

目前国内外研究理论比较成熟的主要是以硅橡胶为基体的可陶瓷化复合材料，以其他聚合物为基体的可陶瓷化材料还在研究阶段。Y.B.Cheng等研究了硅树脂/云母复合体系，发现云母粒子与硅树脂裂解产物二氧化硅发生共晶反应形成共熔体，这种熔体可以渗入到基体材料中形成一个强大的陶瓷体系，并最终起到提高陶瓷强度和耐火性的作用。

传统的酚醛树脂在烧蚀的过程中残留的大量无定型炭层，无定型炭层容易在气流的机械剪切作用下产生机械剥离，从而使材料的隔热性能不佳。Ahmad Reza Bahramian等研究了高岭土、蒙脱土等聚合物层状硅酸盐纳米复合材料的烧蚀隔热机理，研究发现在烧蚀过程中产生的炭层与层状纳米硅酸盐发生了某种陶瓷化反应形成了致密的陶瓷层，从而提高了复合材料烧蚀隔热性能。

酚醛基复合材料中以高硅氧／酚醛、石英／酚醛和碳／酚醛复合材料是目前应用最广的热防护材料。纤维编织形式包括多向编织、2D编织、2.5D编织、3D编织等。陈海龙等通过有限元方法预报了高硅氧／酚醛复合材料在酚醛树脂热解反应过程中的温度场、位移场、孔隙压力以及树脂残留率等热力学响应。张佐光等研究人员开展了三维间隔连体织物复合材料的工艺与力学性能方面的研究，并评价了结构特征对性能的影响规律。黄志雄等用Mouritz-Mathys模型计算了热处理后的2.5D石英立体织物／酚醛复合材料高温力学性能。根据国内外研究显示，目前2．5D编织物在提高其力学性能方面展现出了良好的效果。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的主要内容

（1）以酚醛树脂膜为基体，制备不同种类、编织形式的纤维增强可瓷化酚醛树脂基复合材料；