● 摘要
复合材料的烧蚀耐热性能与树脂基体的性能密切相关，取决于基体的残炭率、热分解温度、耐热氧化稳定性以及烧蚀后炭化层的质量等等。酚醛氰酸酯是在酚醛树脂基础上改性得到的一类新型高性能树脂，在加热条件下，它能发生三嗪环化反应，形成具有芳杂环的稳定结构，有突出的耐热性和耐烧蚀性能，但其热固化反应温度高，固化时间长的问题给工艺带来了一定的困难。催化剂能显著降低酚醛氰酸酯的固化反应温度，大大缩短固化反应时间。目前国内外针对双酚A型氰酸酯的催化剂及其固化反应机理进行了大量的研究，但关于酚醛氰酸酯的研究还比较少。针对北京玻璃钢研究设计院合成的新型酚醛氰酸酯，采用差示扫描量热法(DSC)、红外光谱法等手段研究了不同催化剂作用下树脂体系的固化行为，通过分析催化剂对树脂体系固化后结构、力学、热分解等性能的影响，发现乙酰丙酮铜能较大程度降低树脂的固化反应温度，而且对固化后树脂的力学性能和热分解性能没有明显的影响，是酚醛氰酸酯比较理想的催化剂。利用FTIR傅立叶红外光谱法跟踪了酚醛氰酸酯分别在单纯加热固化和乙酰丙酮铜催化条件下的固化过程，通过比较两种条件下体系官能团的变化，分析了酚醛氰酸酯热固化和催化固化的反应机理，为制定合适的固化工艺提供依据。采用乙酰丙酮铜为催化剂，考察了催化剂用量对体系固化反应特性的影响，并结合正交试验筛选出了较为合适的催化剂用量，在此基础上分析了固化温度和固化时间等工艺参数对树脂体系残炭率的影响，为该树脂体系复合材料的制备及其应用提供了重要的实验依据。