酚醛气凝胶/炭纤维复合材料的结构与烧蚀性能

摘要

分别以密度为0.15 g/cm3的铺层炭纤维毡和炭纤维穿刺编织体作增强体,采用酚醛树脂浸渍炭纤维,经溶胶-凝胶过程,制备出不同密度和结构的酚醛气凝胶/炭纤维复合材料(PAC).研究表明,所制复合材料具有轻质(0.27～0.40 g/cm3)和低热导率(0.056～0.068 W·(m·K)-1)特点;炭纤维穿刺编织体复合材料(P-PAC)的弯曲强度是铺层炭纤维毡复合材料(L-PAC)的2倍,当P-PAC密度为0.40 g/cm3时,其弯曲强度可达35.9 MPa;P-PAC具有更优的耐烧蚀性能,在2000℃、60 s的烧蚀条件下,其质量烧蚀率为0.0043 g/s、线烧蚀率为0.0147 mm/s.酚醛粒子因纳米尺寸效应能够完全分解、蒸发、升华,充分带走表面热,而气凝胶多孔结构也有效的阻止表面热量向内部传递,因而酚醛气凝胶/炭纤维复合材料具有优异的微烧蚀/隔热一体化功能.