短切炭纤维_酚醛树脂胶粘剂的配方研究.pdf

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1、固体火箭技术第29卷第6期JournalofSolidRocketTechnologyVol.29No.62006①短切炭纤维/酚醛树脂胶粘剂的配方研究1,2122刘毅佳,郑亚萍,崔红,刘红林(1.西北工业大学化工系,西安710072;2.西安航天复合材料研究所,西安710025)摘要:为确定最佳组分含量,采用正交实验法对“酚醛树脂(PF)+纳米SiO2粉+石墨粉+ZrO2粉+短切炭纤维”胶粘剂体系进行了配方研究,并探讨了组分含量对胶粘剂性能的影响。得到的最佳配方为“PF+2%纳米SiO2粉+1%石

2、墨粉+1%ZrO2粉+4%短切炭纤维”,其对石墨材料的粘接强度达11.6MPa,胶粘剂本体线烧蚀率为0.058mm/s,质量烧蚀率为0.0732g/s。胶粘剂可进一步用于粘接修复C/C复合材料喉衬构件的工艺缺陷。关键词:短切炭纤维/酚醛树脂胶粘剂;正交实验;C/C复合材料喉衬;缺陷修复中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:100622793(2006)0620460203Studyonformulaofchoppedcarbonfiber/phenolicresinadhesive1,212

3、2LIUYi2jia,ZHENGYa2ping,CUIHong,LIUHong2lin(1.DepartmentofChemicalEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China;2.Xi'anAerospaceCompositeResearchInstitute,Xi'an710025,China)Abstract:Formulaofthe"phenolicresin+nanometerSiO2powder+gra

4、phitepowder+ZrO2powder+choppedcarbonfiber"systemwasinvestigatedbyorthogonalexperimentmethodssoastodeterminetheoptimumingredientcontent,andtheeffectsofin2gredientcontentonsystempropertieswerediscussed.Theoptimumformulaiscomposedof"phenolicresin+2%nanome

5、terSiO2powder+1%graphitepowder+1%ZrO2powder+4%choppedcarbonfiber".Itsbondingstrengthtographitematerialcanreach11.6MPa.Itslinearerosionrateisupto0.058mm/s,andthemasserosionrateis0.0732g/s.TheadhesivecanbeusedtobondandrepairthedefectsofC/Ccompositethroat

6、insertcomponent.Keywords:choppedcarbonfiber/phenolresinadhesive;orthogonalexperiment;C/Ccompositethroatinsert;defectreparation1引言采用正交设计法进行了配方实验,分析了各组分对胶针对C/C复合材料喉衬构件在制造过程中出现粘剂性能的影响,从而选定胶粘剂体系的最佳配方。的工艺缺陷,在确保其使用性能(力学性能、烧蚀性能等)不受影响的前提下,拟用胶粘剂进行修复。为此,2实验需选择合适

7、的基体树脂及功能性填料。酚醛树脂2.1原材料(PF)是开发最早并已广泛应用于粘接工业的一类树酚醛树脂:固体含量≥50%,游离酚≤15%;石墨脂,具有较高的热变形温度,且残炭值较高(达60%以粉:黑色粉末状固体,平均粒径40μm;纳米SiO2粉:白[1]色粉末状固体,平均粒径20nm;ZrO粉:白色块状固上)。但由于PF质脆,很少单独作为粘接剂使用。2为提高其耐热性和粘接强度,并有效抑制高温处理后体,与酒精混合球磨、烘干,过筛;短切炭纤维:密度3的体积收缩,需接剂中添加填料,如纳米SiO2粉、石墨1.

8、76g/cm,平均长度3～6mm;高强石墨:密度约1.73g/cm。粉、ZrO2粉等。填料可提高胶粘剂的粘度,从而控制和2.2正交实验方案调节胶粘剂的流动性(止流、触变);起到补强作用,提[2,3]选取胶粘剂体系配方中的4个组分,即纳米SiO2高胶的力学性能,降低收缩应力和热应力。同时,粉(因素A)、石墨粉(因素B)、ZrO2粉(因素C)、短切考虑到胶粘剂体系要与本体材料(即C/C复合材料)4组成相一致,配方中需添加适量的短切炭纤维。本文炭纤维(因素D)进行正交实验。