20世纪50年代美国、原苏联,首次将酚醛树脂用做烧蚀复合材料基体,酚醛树脂一直是烧蚀复合材料的主要基体树脂。尽管50多年来出现了聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚芳基乙炔等新的基体树脂,酚醛树脂在低成本烧蚀复合材料方面仍不可替代,在烧蚀复合材料未来几十年的发展中仍将扮演重要角色。传统酚醛树脂存在脆性大、残炭率低等缺点,为了克服传统酚醛树脂存在的这些缺点,进一步提高耐热性能和耐烧蚀性能,国内外对酚醛树脂进行了大量改性工作,研究开发出钨酚醛树脂(WPR)、硼酚醛树脂(BPR)、高残炭酚醛(HCYPR)、S-157酚醛树脂(S-157PR)等,多数具有较好的耐热、耐烧蚀性能。据中国酚醛树脂网(www.pf-e.cn)专家介绍,以上4种酚醛树脂,WPR是在酚醛树脂的分子结构中引入无机的钨元素,该树脂成本低、成型工艺简单、烧蚀性能好,已被广泛应用于各种烧蚀部件;BPR是在酚醛树脂的分子结构中引入无机的硼元素,使得硼改性酚醛树脂的耐热性、耐烧蚀性能和力学性能比普通酚醛树脂好的多;HCYPR是华东理工大学研制的主链含苯基苯酚的改性酚醛树脂,苯基苯酚的引入不仅提高了整个树脂体系的碳含量,芳环的键能较高、结构稳定,烧蚀时不易断裂,从而提高了整个树脂体系的残炭率;S-157PR是国内针对酚醛树脂的成炭,主要来自芳环结构的研究结论开发出的高性能抗烧蚀酚醛树脂,该树脂具有成炭率高、炭化层均匀致密及烧蚀率低的优点。
    一、引言
    自从20世纪50年代美国、原苏联,首次将酚醛树脂用做烧蚀复合材料基体以来,酚醛树脂一直是烧蚀复合材料的主要基体树脂。据中国酚醛树脂网(www.pf-e.cn)专家介绍,尽管50多年来出现了聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚芳基乙炔等新的基体树脂,酚醛树脂在低成本烧蚀复合材料方面仍不可替代,在烧蚀复合材料未来几十年的发展中仍将扮演重要角色。传统酚醛树脂存在脆性大、残炭率低等缺点,为了克服传统酚醛树脂存在的这些缺点,进一步提高耐热性能和耐烧蚀性能,国内外对酚醛树脂进行了大量改性工作,研究开发出钨酚醛树脂(WPR)、硼酚醛树脂(BPR)、高残炭酚醛(HCYPR)、S-157酚醛树脂(S-157PR)等,多数具有较好的耐热、耐烧蚀性能。
    以上4种酚醛树脂中,WPR是在酚醛树脂的分子结构中引入无机的钨元素,该树脂成本低、成型工艺简单、烧蚀性能好,已被广泛应用于各种烧蚀部件。据中国酚醛树脂网(www.pf-e.cn)专家介绍,BPR是在酚醛树脂的分子结构中引入无机的硼元素,生成键能较高的B-O键,同时由于硼的三向交联结构,固化过程中容易形成六元环,使得硼改性酚醛树脂的耐热性、耐烧蚀性能和力学性能比普通酚醛树脂好的多。HCYPR是华东理工大学王井岗等研制的一种主链含苯基苯酚的改性酚醛树脂,苯基苯酚的引入不仅提高了整个树脂体系的碳含量,而且芳环的键能较高,结构稳定,烧蚀时不易断裂,从而提高了整个树脂体系的残炭率。
    S-157PR是魏化震等在研究酚醛树脂的结构,与其热降解行为、烧蚀性能的关系的基础上,针对酚醛树脂的成炭主要来自芳环结构的研究结论开发出的一种高性能抗烧蚀酚醛树脂,该树脂具有成炭率高、炭化层均匀致密及烧蚀率低的优点。据中国酚醛树脂网(www.pf-e.cn)专家介绍,国内航天四三所、兵器五三所等单位对以上4种酚醛树脂都单独开展了不同程度的研究工作,但是还没有涉及到4种酚醛树脂的对比研究。这里采用FTIR、GPC、DSC及TG等测试技术,对WPR、BPR、HCYPR、S-157PR的固化前的结构、分子质量及其分布、固化历程、热失重特性进行了表征和对比。研究结果可以为烧蚀复合材料基体的筛选提供理论依据。



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