摘要：本文通过添加改性剂提高了酚醛树脂的韧性，对短切高强纤维、定长高强纤维、高强纤维织物、碳布、功能夹层等不同增强方案进行了试验探索。考核了不同材料体系的弯曲性能，进行材料工艺性能研究，模拟静力试验考核不同材料体系试验件的综合强度，实现了产品的工程化应用。
1  前  言
   耐烧蚀材料是功能材料，在工作环境热流作用下能发生分解、熔化、蒸发、升华等多种吸收热能的物理和化学变化，借材料自身的质量消耗带走大量热能，以达到防热隔热的目的。在目前结构功能一体趋势下，需要研究高强度耐烧蚀材料。酚醛树脂是常用的耐烧蚀基体，具有较好的耐热性能，但其大缺点是脆性大，耐冲击性能不好，考虑添加改性剂进行改性。增强材料方面，考虑对短切高强纤维、定长高强纤维、高强纤维织物、碳布、功能夹层等不同增强方案进行试验摸索。
    本文旨在考虑添加改性剂提高酚醛树脂韧性，对不同增强方案进行试验探索。制备不同材料体系的弯曲强度试样，考核不同材料体系的弯曲性能。进行材料工艺性能研究，模拟静力试验考核不同材料体系试验件的综合强度，实现产品的工程化应用。
2  试验部分
    通过对比试验，考核不同材料体系的弯曲性能。进行材料工艺性能研究，模拟静力试验考核不同材料体系试验件的综合强度。
2.1  原材料
    高强度耐烧蚀材料选择的基体材料为酚醛树脂、改性酚醛树脂；增强材料为短切高强纤维、定长高强纤维、高强纤维织物、碳布、功能夹层。
2.2  预混料制备
    预混料制备是将短切高强纤维按配比与酚醛树脂或改性酚醛树脂混合形成。两种预混料性能指标见表1。
   
2.3  工艺试验
    本次试验采用7种不同材料体系：①短切高强纤维/酚醛(以下简称体系Ⅰ)；②短切高强纤维/改性酚醛(以下简称体系Ⅱ)；③(高强纤维织+短切高强纤维)/酚醛(以下简称体系Ⅲ)；④(高强纤维织物+定长高强纤维+短切高强纤维)/酚醛(以下简称体系Ⅳ)；⑤(高强纤维织物+短切高强纤维)/改性酚醛(以下简称体系Ⅴ)；⑥(碳布+短切高强纤维)/酚醛(以下简称体系Ⅵ)；⑦(功能夹层+短切高强纤维)/酚醛(以下简称体系Ⅶ)。采用模压工艺将7种不同材料体系制成标准样板，再分别加工成弯曲强度试样，考核不同材料体系的弯曲性能。同时用缩比试验模具压制7种不同材料体系试验件，模拟静力试验考核不同材料体系试验件的综合强度。
3  结果与讨论
3.1  材料性能
3.1.1  材料性能测试结果
  7种不同材料体系的弯曲性能测试结果见表2。
   
3.1.2  结果讨论
    由表2分析可以知道，体系Ⅱ比体系Ⅰ强度提高了44%，体系Ⅴ比体系Ⅲ强度提高了218%，这表明改性酚醛预混料体系比酚醛预混料体系强度有了一定程度的提高，而改性酚醛织物增强体系比酚醛织物增强体系强度有很大程度的提高；体系Ⅳ比体系Ⅲ强度提高了144%，这表明织物与定长纤维混合增强体系比织物增强体系强度有很大程度的提高；体系Ⅳ比体系Ⅲ强度提高了47%，体系Ⅶ比体系Ⅲ强度提高了116%，这表明碳布增强体系与功能夹层增强体系均比高强纤维织物增强体系强度有一定程度的提高，但不同材料界面结合不好，易从界面处开裂使材料强度无法充分发挥。
3.2  模拟静力试验考核
3.2.1  试验结果
    为了考核不同材料体系试验件的综合强度，进行模拟静力试验。
    体系Ⅰ、体系Ⅱ、体系Ⅲ、体系Ⅳ、体系Ⅵ、体系Ⅶ试验件的模拟静力试验结果(部分体系试验件试验后图片)见图1、图2和图3。
    
    
    
    压制成型的体系Ⅰ、体系Ⅱ、体系Ⅲ、体系Ⅳ、体系Ⅵ、体系Ⅶ试验件按一定的条件进行静力强度测试，当加载到设定的边界值之前，该6种体系试验件均已破坏，静力强度不能满足使用的要求。
    体系Ⅴ试验件的模拟静力试验结果(试验后图片)见图4。
    
    压制成型的体系Ⅴ试验件按一定的条件进行静力强度测试，当加载到设定的边界值之后，体系Ⅴ试验件未破坏，静力强度满足使用的要求。
3.2.2  结果与讨论
    从模拟静力试验的结果来看，不同增强方案的酚醛体系(体系Ⅰ、体系Ⅲ、体系Ⅳ、体系Ⅵ、体系Ⅶ)试验件和改性酚醛预混料体系(体系Ⅱ)试验件的静力强度均不能满足使用的要求，无法实现工程应用。
   只有改性酚醛织物增强体系(体系Ⅴ)试验件的静力强度满足使用的要求，有工程应用前景。
4  结 论
    (1)在酚醛树脂中添加改性剂能有效提高酚醛树脂的韧怀，提高复合材料的强度；
    (2)碳布增强方案与功能夹层增强方案，能在一定程度上提高复合材料的强度，但存在不同材料界面结合不好，易从界面处开裂使材料强度无法充分发挥的问题，工程应用方面需要提高界面性能；
    (3)改性酚醛高强纤维织物增强方案以及改性酚醛高强纤维织物与定长高强纤维混合增强方案，在进一步提高工艺可靠性的基础上，可实现工程应用。