溶胶配比对碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料力学性能的影响

杨晓青^1,2，冯军宗²，姜勇刚²，张忠明¹，冯坚²

1. 西安理工大学材料科学与工程学院2. 国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室

摘 要：以异丙醇（I）为溶剂、六次甲基四胺（H）为催化剂,配制间苯二酚（R）-糠醛（F）的醇溶胶,经浸渍纤维预制件、凝胶老化、超临界干燥和炭化制得碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料。研究了溶胶配比对碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料密度、微观结构和力学性能的影响规律。结果表明:随着异丙醇与间苯二酚物质的量之比增大,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度逐渐降低,基体炭气凝胶内及与碳纤维形成的界面内孔径增大,大孔数量增多,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的强度降低。当异丙醇与间苯二酚物质的量之比由18增加到28时,压缩强度由2.498MPa（应变10%）降至0.716MPa（应变10%）,拉伸强度由2.019MPa降至1.001MPa,弯曲强度由3.984 MPa降至1.818 MPa。随着六次甲基四胺与间苯二酚物质的量之比增大,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度先增大后减小,基体炭气凝胶内及与碳纤维形成的界面内孔径先减小后增大,大孔数量先减少后增加,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的强度先增大后减小。当六次甲基四胺与间苯二酚物质的量之比为0.008 5时,碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度最大,强度最大,其压缩强度为1.066MPa（应变10%）,拉伸强度为1.256 MPa,弯曲强度为3.556 MPa。

关键词：炭气凝胶;复合材料;密度;微观结构;力学性能;