含硅芳炔树脂先驱体及其C/C-SiC复合材料研究

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本文以含硅芳炔树脂为先驱体,采取先驱体浸渍(PIP)的方法制备了C/C-SiC复合材料。首先通过直接炭化T300碳布增强含硅芳炔树脂(PSA)复合材料(T300/PSA)制备了多孔的C/C-SiC预制体,并探究了炭化工艺对所得多孔C/C-SiC预制体性能的影响,结果表明将T300/PSA复合材料在1450℃下炭化6h后,制得的多孔C/C-SiC预制体弯曲强度达到98MPa;然后以含硅芳炔树脂溶液为浸渍剂,浸渍多孔C/C-SiC预制体,经过浸渍、固化、炭化工序4次循环后,得到了致密的C/C-SiC复合材料,其密度为1.57g/cm3,弯曲强度提升至203MPa,层间剪切强度(ILSS)达到18.4MPa;其次,采用相同的炭化工艺制备了单向C/C-SiC预制体,经过三次浸渍循环后,单向C/C-SiC复合材料的密度可达到1.56g/cm3,弯曲强度为338MPa,层间剪切强度为17.4MPa。最后,将C/C-SiC复合材料在2400℃下进行了石墨化处理,表征石墨化C/C-SiC复合材料的结构与性能,结果表明材料的石墨化程度为41%,弯曲强度为166MPa,层间剪切强度为11MPa,导热性及抗热氧化性能提高;C/C-SiC复合材料呈现出更为有序的微观结构,石墨晶粒及β-SiC晶粒的尺寸均有所增大。  为进一步提高含硅芳炔树脂复合材料的力学性能,本文合成了三种结构的叠氮化合物,并制备叠氮化合物改性含氮硅芳炔树脂,通过FT-IR、1H-NMR等手段表征了产物的结构,考察了树脂性能,并以改性树脂为先驱体制备了多孔C/C-SiC预制体,结果表明,树脂复合材料的力学性能有所提升。以改性树脂为先驱体制备了C/C-SiC复合材料,经过四次浸渍后,材料的弯曲强度为104~150MPa。
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