pf应用之材料(二)纳米纤维1是什么

酚醛树脂在材料领域应用广泛。据中国酚醛树脂网()专家介绍,如:合成羟甲基型固体可熔性酚醛树脂(resol),将resol和novolak树脂复配,加入质量分数50%左右的玻璃纤维,采用高速混炼机混合加入增塑剂,应用双辊塑炼机混炼该组成物,制备出高端整流子用酚醛模塑料(ea-58013等)。采用纳米炭纤维对酚醛树脂改惟,通过力学性能、烧蚀性能测试以及电镜和x-射线光电子能谱(xps),分析研究纳米炭纤维含量对炭/酚醛树脂基复合材料性能的影响。针对碳/酚醛树脂基复合材料层问剪切强度低的缺点,采用纳米填料进行改性,测试2种纳米填料(纳米碳纤维、碳纳米管)改性后酚醛树脂的热解性能,研究了纳米填料对复合材料力学性能、烧蚀性能以及高温炭化后力学性能的影响,并观察分析了复合材料测试后的微观形貌。酚醛树脂是热固性树脂,固化后的树脂结构具有三维网络高度交联的特点,结构主体是大比例的苯环,元素中以碳元素为主、原子间键能高,分子链间内聚力大,所以酚醛树脂有着在热解后具有高残碳率和成炭结构强度高的特点,因而酚醛树脂是热解制炭材料的,较理想的先驱体(炭先驱体)物质。二、纳米炭纤维含量对其酚醛复合材料性能影响(一)引言纳米炭纤维(cnf)是化学气相生长炭纤维的一种形式,它是通过裂解气相碳氢化合物制备的非连续石墨纤维。cnf除具有普通气相生产炭纤维的特性如低密度、高比模量、高比强度、高导电性等性能外,还具有缺陷数量少、比表面积大、结构致密等优点,可望用作催化剂载体、锂离子二次电池阳极材料、双电层电容器电极、高效吸附剂、分离剂、结构增强材料等。从直径分布来看,由于cnf处于普通气相生长炭纤维和碳纳米管之间,因此其结构和性能也介于普通炭纤维和碳纳米管的过渡状态。cnf具有高的长径比和类似碳纳米管的中空结构,作为准一维结构的cnf,可作为复合材料理想的增强纤维,具有比强度高、可设计性强、抗疲劳性能好、成型工艺简单等优点,应用广泛。cnf/聚合物复合材料有望在cnf含量很低的条件下达到甚至超过传统纤维增强复合材料的性能,cnf的高弹性使之可在高聚物中通过载荷传递使复合材料高强高韧。酚醛树脂以其优异的性能长期以来一直是固体火箭发动机喷管扩张段和防热抗烧蚀材料的主要基体树脂。但现有酚醛树脂在强度和抗烧蚀性能方面并不理想,降低了发动机工作可靠性,因此需要对树脂基体进行改性。目前,国内外研究主要通过结构改性和添加改性填料2种途径对酚醛树脂进行改性。结构改性可提高其成炭率,但在新型改性树脂的原材料供应、成型工艺性以及热稳定性等方面存在问题。添加填料改性主要是通过向酚醛树脂中添加超细炭粉等填料来提高树脂的成炭率,进而提高其性能。试验表明,含25%cnf的酚醛树脂,700℃炭化后的弯曲强度为常规酚醛树脂的3.5倍。当前美国已有多种含cnf的炭/酚醛预浸料生产。一般来说,cnf粒度越小,比表面积和表面活性越大,对材料补强作用越强,但分散难度也更大,因此分散工艺是其关键技术之一。本文采用cnf对酚醛树脂进行改性,测试了不同cnf含量的改性炭/酚醛树脂基复合材料的层间剪切强度和氧乙炔烧蚀率,分析了cnf的改性机理,指出cnf在树脂中的分散均匀程度是获得理想复合材料性能改进的关键,为酚醛树脂的改性提供了一个新的研究方向。