【摘 要】
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有机无机杂化材料兼具有机材料的成型性好与无机材料的耐高温、强度高等优点,由于有机无机杂化材料的优异性能使其在航空航天、工业生产等多方面得到广泛的应用。对无机粒子进行有机无机杂化不仅可以改善无机粒子成型性差的缺点,而且可以使制备的复合材料具有优异的力学性能以及热性能。本文选用中空陶瓷微球(FA)、中空玻璃微球(HGB)、膨胀硅铝酸盐(EVMT)三种无机粒子,通过简单的物理共混和模压成型的方式与磷酸盐
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有机无机杂化材料兼具有机材料的成型性好与无机材料的耐高温、强度高等优点,由于有机无机杂化材料的优异性能使其在航空航天、工业生产等多方面得到广泛的应用。对无机粒子进行有机无机杂化不仅可以改善无机粒子成型性差的缺点,而且可以使制备的复合材料具有优异的力学性能以及热性能。本文选用中空陶瓷微球(FA)、中空玻璃微球(HGB)、膨胀硅铝酸盐(EVMT)三种无机粒子,通过简单的物理共混和模压成型的方式与磷酸盐固化体系(P)制备不同比例的无机粒子/磷酸盐复合材料,并添加不同含量酚醛树脂(PF)制备无机粒子/酚醛树脂复合材料,对制备的复合材料在1000℃条件下高温处理600 s,分析比较高温处理前后复合材料组成、结构和性能的变化。对复合材料的力学性能进行分析,HGB/P与FA/P复合材料最高抗压强度分别为21.0 MPa、10.6 MPa。PF的加入提高了HGB以及FA复合材料的力学性能,HGB/P/PF和FA/P/PF复合材料的抗压强度以及压缩形变能力最高分别为41.2MPa、14.96%、52.9 MPa、12.67%。为了进一步提高复合材料的韧性,选择自身具有韧性的EVMT作为复合材料骨料,与HGB和FA复合材料相比较,加入PF后EVMT复合材料的抗压强度下降,压缩形变升高,最大的抗压强度以及压缩形变分别为35.7 MPa、17.24%。与HGB以及FA复合材料相比较EVMT复合材料具有较高的压缩形变能力。通过SEM对复合材料的结构进行分析,高温处理后复合材料内部孔隙率增大;FTIR以及XRD分析表明在高温处理的过程中复合材料组分间发生反应生成耐高温高强度的Si C粒子;并对复合材料的导热系数进行分析,FA、HGB、EVMT三种无机粒子制备的复合材料在高温处理前具有较低的导热系数,最低导热系数分别为0.190 W/m·K、0.090 W/m·K、0.259 W/m·K,高温处理后导热系数会出现进一步的降低,分别为0.162 W/m·K、0.078 W/m·K、0.040 W/m·K;并通过红外热成像分析材料具有优异的隔热能力;老化测试表明三种无机粒子制备的复合材料均有良好的耐老化性能。由于制备的三种复合材料均具有优异的耐高温性能以及隔热能力,而应用于导弹舱段间的密封材料对韧性要求较高,所以综合比较制备的EVMT复合材料更符合应用所需,具有较好的应用前景。
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