室温硫化硅橡胶与酚醛树脂基复合材料的制备及其结构与性能的研究

论文摘要

耐烧蚀材料主要用于固体火箭发动机内绝热层的热保护。当火箭发动机工作时,燃烧室中推进剂产生高温燃气温度可达3000-3900K,绝热层的作用是防止高温燃气烧坏燃烧室壳体,防止壳体过热所引起的发动机壳体强度下降和危及其结构完整性。同时,内绝热层还可以缓冲壳体与推进剂药柱间的应力传递。本论文介绍耐烧蚀理论以及国内外耐烧蚀材料发展现状。在此基础上,分别制备了室温硫化硅（RTV）硅橡胶和酚醛树脂基复合材料,并讨论了复合材料结构与性能之间的关系。首先讨论了气相白炭黑、TiO2、高硅氧玻璃纤维网格布以及硅烷偶联剂KH-550对RTV硅橡胶力学性能、热性能和烧蚀性能的影响。结果表明：气相白炭黑、TiO2、高硅氧玻璃纤维网格布可以显著提高RTV硅橡胶的力学性能、热性能和烧蚀性能。通过两组正交试验,分析了RTV硅橡胶常用填料SiC、Cr2O3、ZrO2、TiO2、纳米TiO2、A12O3和Fe2O3对其烧蚀性能的影响。成功地获得了具有优异耐烧蚀性能的RTV硅橡胶基复合材料。其次对端羧基丁腈橡胶（CTBN）改性酚醛树脂进行了初步研究,研究了CTBN用量对改性酚醛树脂力学性能、热性能和烧蚀性能的影响。结果表明,酚醛树脂的最大抗拉强度、断裂伸长率随CTBN用量的增大而呈上升趋势,当CTBN用量为10%时,最大抗拉强度、断裂伸长率达到最大值；CTBN的使用降低了酚醛树脂的热性能,并使得酚醛树脂的烧蚀率变大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 耐烧蚀复合材料的基体
• 1.2.1 硅橡胶基体
• 1.2.2 酚醛树脂基体
• 1.3 耐烧蚀复合材料的填料
• 1.4 耐烧蚀复合材料烧蚀理论
• 1.5 硅橡胶基耐烧蚀复合材料
• 1.5.1 硅橡胶的热氧老化机理
• 1.5.2 影响硅橡胶耐烧蚀性的因素
• 1.5.3 提高硅橡胶耐烧蚀性能的主要途径
• 1.5.4 硅橡胶基耐烧蚀材料烧蚀机理的研究
• 1.6 复合材料的成型方法
• 1.6.1 室温硫化硅橡胶基复合材料的成型方法
• 1.6.2 酚醛树脂基复合材料的成型方法
• 1.7 耐烧蚀材料的现状
• 1.8 研究的目的及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原材料
• 2.2 主要实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 填料的表面处理
• 2.3.2 高硅氧玻璃纤维布的表面处理
• 2.3.3 RTV硅橡胶与填料的复合
• 2.3.4 RTV硅橡胶与高硅氧玻璃纤维布的复合
• 2.3.5 CTBN改型酚醛树脂
• 2.4 表征和测试方法
• 2.4.1 试样红外分析
• 2.4.2 试样力学性能测试
• 2.4.3 耐温性能测试
• 2.4.4 烧蚀性能测试
• 2.4.5 试样断面形貌分析
• 第三章 室温硫化硅橡胶基复合材料的制备及其结构与性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 气相白炭黑对RTV硅橡胶性能的影响
• 3.2.1 气相白炭黑的选择
• 3.2.2 气相白炭黑加入量对RTV硅橡胶力学性能的影响
• 3.2.3 气相白炭黑对RTV硅橡胶热稳定性的影响
• 3.2.4 气相白炭黑对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 3.2.5 本节小结
• 2对RTV硅橡胶性能的影响'>3.4 TiO₂对RTV硅橡胶性能的影响
• 2对RTV硅橡胶力学性能的影响'>3.4.1 TiO₂对RTV硅橡胶力学性能的影响
• 2对RTV硅橡胶热稳定性的影响'>3.4.2 TiO₂对RTV硅橡胶热稳定性的影响
• 2对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响'>3.4.3 TiO₂对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 3.4.4 本节小结
• 3.5 高硅氧玻璃纤维网格布对RTV硅橡胶性能的影响
• 3.5.1 耐烧蚀材料用多维织物的发展
• 3.5.2 高硅氧玻璃纤维网格布对RTV硅橡胶力学性能的影响
• 3.5.3 高硅氧玻璃纤维网格布对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 3.5.4 本节小结
• 3.6 硅烷偶联剂对RTV硅橡胶性能的影响
• 3.6.1 硅烷偶联剂
• 3.6.2 硅烷偶联剂对RTV硅橡胶力学性能的影响
• 3.6.3 硅烷偶联剂对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 3.6.4 本节小结
• 3.7 其他耐烧蚀填料对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 3.7.1 硅树脂对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 2O₃对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响'>3.7.2 Al₂O₃对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 2O₃对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响'>3.7.3 Cr₂O₃对RTV硅橡胶烧蚀性能的影响
• 3.7.4 本节小结
• 3.8 RTV硅橡胶基耐烧蚀复合材料配方的优化
• 3.8.1 填料的选择
• 3.8.2 第一组正交实验
• 3.8.3 第二组正交实验
• 3.8.4 配方的优化
• 3.9 结论
• 第四章 酚醛树脂基复合材料的制备及其结构与性能的研究
• 4.1 引言
• 4.2 CTBN对酚醛树脂性能的影响
• 4.2.1 CTBN对酚醛树脂力学性能的影响
• 4.2.2 CTBN对酚醛树脂热性能的影响
• 4.2.3 CTBN对酚醛树脂烧蚀性能的影响
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文发表及已接受的论文
• 导师简介
• 作者简介
• 附件