科研新突破！西安交通大学陈飞等学者成果登上Chemical Engineering Journal（IF=15）
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Chemical Engineering Journal
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Structural and thermal behavior of a novel phenolic resin and its composite with excellent ablative performance
Zhang Z.; Liu S.; Li Y.; Yin Q.; Yao J.; Chen F.; Liu Y.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.cej.2024.151448
研究背景
在如今日益苛刻的航天环境下，现有酚醛树脂的耐热性已无法满足要求。虽然已经向酚醛树脂中添加硼和硅以提高炭烧产率，但要实现高初始分解温度和出色的炭烧产率仍然具有挑战性。
研究内容
这项研究提出了一种策略，通过三硅氧烷基多面体寡聚硅氧烷（TPOSS）和氢氧化钠（NaOH）调节含硼酚醛树脂（TBPR）的亚甲基类型。经过固化的TBPR在氮气中的热重分析显示出显著的热稳定性，具有450.0°C的初始分解温度和75.8%的炭烧产率。通过核磁共振（NMR）分析和密度泛函理论（DFT）计算进一步研究了TPOSS和NaOH对TBPR结构的影响。结果表明，TPOSS可以通过氢键吸引苯酚钠和甲醛，大大降低苯酚-甲醛树脂对位加成的能垒。酚醛树脂形成更多的p-p'型亚甲基结构对出色的初始分解温度和炭烧产率有着深刻贡献。TBPR基体转变为更强大的保护性炭层，形成有效的热防护屏障。因此，由于TBPR基体的优异热稳定性，增强了纤维增强CF/TBPR复合材料的力学强度和耐烧蚀性。
研究意义
这项研究创新地提出了一种调控含硼酚醛树脂结构的方法，为改善热稳定性提供了新思路。通过形成更多的p-p'型亚甲基结构，实现了优异的热性能，提高了复合材料的力学强度和抗烧蚀性，为航天领域的材料研究和应用带来了新的启示。
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