混杂纤维增强耐高温复合材料的性能研究开题报告
2020-04-24 09:41:45
1. 研究目的与意义(文献综述)
随着科技的不断进步,人们探索的领域也越来越广,从深海探索到太空探索,都不断的对材料的性能提出了新的要求。耐高温烧蚀材料作为新的高性能材料的一个重要组成,它的研发与应用备受关注。常用于热防护材料的复合烧蚀材料主要有主要有硅橡胶复合材料,酚醛复合材料和 c /c 复合材料等。其中,酚醛树脂基复合材料是烧蚀防热材料中应用最为广泛的一类材料,但在应用中发现此类复合材料在高温气流冲刷下的烧蚀量低于玻璃布和石英玻璃布等复合材料,且极易出现揭层甚至开裂等问题,严重影响了材料使用的可靠性,因此目前已有很多针对提高酚醛树脂基复合材料耐烧蚀性能的改性研究,例如将硼引入到酚醛树脂中,可大大改善酚醛树脂基复合材料的耐高温性能。
可陶瓷化酚醛树脂复合材料是以酚醛树脂为基体,添加耐热填料或其他功能性填料,可用作热防护材料、耐热透波或吸波一体化材料或其他有高温要求的功能性复合材料。可陶瓷化酚醛树脂聚合物在阻燃耐火领域很受关注,在常温下具有与普通聚合物相同的性能,而在高温下发生裂解转化为陶瓷保护层,具有一定的强度且能承受一定的冲击力,从而保护材料内部不受大火破坏。
目前国内外已有很多学者对可瓷化树脂复合材料进行了研究。可陶瓷化反应有利于提高酚醛复合材料高温条件下结构完整性,从而可以同时提高酚醛复合材料的烧蚀和隔热性能。osman等研究了云母粉加入到聚甲基硅氧烷体系中,研究结果发现体系的热稳定性明显提高且硅烷混合体系形成一层陶瓷化产物提高了热分解产物的强。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。武汉理工大学特种功能复合材料实验室采用酚醛树脂为基体,通过添加功能填料微珠、可瓷化助剂制备出了密度低、又具有良好的隔热性能和高温条件下优异的烧蚀性能的复合材料,在800℃以上可瓷化助剂与酚醛树脂开始发生了可陶瓷化反应,且随着烧蚀温度的提高陶瓷化程度加深。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究内容
(1)最佳纤维混杂形式的确定及性能表征;
以硼酚醛树脂为基体,设定氧化锆纤维与不同种类纤维混杂(氧化铝纤维棉,短切芳纶纤维,短切碳纤维,短切高硅氧玻璃纤维),制备出高性能的混杂纤维增强可瓷化酚醛树脂,通过比较以确定最佳混杂形式。
3. 研究计划与安排
2018.02.26-2018.03.02:查阅相关文献资料,完成英文翻译。
2018.03.05-2018.03.09:了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
2018.03.12-2018.04.04:按照设计方案,确定纤维的最佳混杂形式和最佳混杂形式下的最优含量。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] liping bian, jiayu xiao, jingcheng zeng, suli xing, changping yin, microstructural interpretation of the ablative properties of phenolic–quartz hybrid fabric reinforced phenolic resin composites, in materials amp; design (1980-2015), volume 62, 2014, pages 424-429,
[2] mir asad mirzapour, hasan rezaei haghighat, zahra eslami. effect of zirconia on ablation mechanism of asbestos fiber/phenolic composites in oxyacetylene torch environment[j]. ceramics international, 2013.39(8): 9263-9272
[3] samire sabagh, ahmad aref azar, ahmad reza bahramian. high temperature ablation and thermo-physical properties improvement of carbon fiber reinforced composite using graphene oxide nanopowder[j]. composites part a: applied science and manufacturing, 2017.101:326-333