pf应用之材料(二)纳米纤维4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。从表3可以看出,cnf含量增加,复合材料的氧乙炔烧蚀率先降低后升高。分析认为,cnf加入到酚醛树脂后,树脂基体与炭纤维的界面结合能力增强,在烧蚀过程中树脂热分解产物牢固地附着于炭纤维的表面;其次,cnf降低了树脂基体的热收缩,使复合材料在烧蚀过程中烧蚀面的推进速度减慢,从而降低材料的线烧蚀率。随着cnf含量的增加,树脂基体与炭纤维表面的结合力增强,树脂的热解成炭率提高,收缩率降低,导致复合材料的线烧蚀率随之降低。但cnf含量继续增加,cnf在树脂中发生团聚现象,粒径增大,使其纳米效应削弱甚至消失,复合材料的线烧蚀率反而增大。对质量烧蚀率而言,cnf可使酚醛树脂的热传导性能改善,炭化层厚度增加,cnf对树脂的增强作用使得烧蚀过程中损失的炭化物减少,因此,随着cnf含量的增加,复合材料的质量烧蚀率稍有降低。当cnf的含量达到一定值后,由于在树脂中团聚等原因,其纳米效应降低,复合材料的质量烧蚀率又增大。3、cnf对酚醛树脂的增强机理cnf的长径比为20~200,比表面积大,因此其表面活性高,加人到酚醛树脂中后,可以和树脂基体产生较强的吸附作用;其次,cnf表面的羟基等活性官能团可与树脂基体发生化学反应,使树脂分子链连接到cnf上;再者,cnf表面有较多的絮状物,有利于与酚醛树脂的物理结合。因此,酚醛树脂与cnf之间可以形成较强的界面强度。树脂基体所承受的力通过强的界面传递到cnf,cnf本身高的强度和刚度,能够承受比树脂高得多的应力,从而起到很大的增强作用。同时。cnf在树脂炭化过程中保持稳定,不仅改善了树脂固化物中孔洞的形态与大小,减小固化物中缺陷对其性能的影响;而且降低热应力对炭化物的损伤,提高树脂炭的性能。研究表明,在酚醛树脂中加入不同含量的cnf可以显著提高酚醛树脂的耐烧蚀性能。要提高烧蚀材料的耐热性能,最主要途径应当是增强炭化层本身的坚实程度以及炭化层和基体的结合强度。在酚醛树脂中加入cnf,不但可以提高树脂成炭率,更主要的是由于应力集中和应力释放的平衡效应及通过吸收能量和辐射能量,使复合材料炭化收缩变形明显减少,对材料剪切强度、拉伸强度、弯曲强度均有影响。