● 摘要
树脂基烧蚀防热复合材料因其轻质、易成型等优点,已成为航天飞行器等必不可少的关键材料之一。聚芳基乙炔(PAA)树脂因其高残碳率、低吸湿率、优良的耐高温性能等,已成为下一代树脂基烧蚀防热复合材料的理想基体。同时,大丝束、高纤维含量已成为烧蚀防热复合材料增强体的重要发展方向。因此研究PAA树脂基复合材料成型与固化特性对控制制品质量具有重要意义。本论文采用差示扫描量热、红外光谱、顶杆示差、三点弯曲及金相分析等方法,从PAA树脂的固化反应、收缩特性分析入手,研究了树脂浇注体力学性能、增强体结构形式、纤维体积分数对裂纹缺陷产生的影响规律。同时,应用RTM-worx软件模拟树脂在纤维织物束内/束间流动过程以及工艺参数和结构参数对流动前锋的影响。在此基础上,分析确定了复合材料板缺陷产生的主要因素,并探索各种改性方法,减少复合材料缺陷,提高其力学性能。研究结果表明,复合材料板裂纹缺陷主要在树脂固化阶段产生,渗透流动对其影响不大。PAA树脂固化放热峰尖锐、固化收缩率大、树脂脆性是PAA复合材料中裂纹缺陷产生的主要原因,提高纤维含量、减少富树脂区有助于抑制裂纹缺陷,并且采用酚醛树脂对PAA进行改性后,亦可以有效减少裂纹的产生。
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