耐酸化性向上型炭素繊維強化耐熱複合材開発に関する研究

抗氧化性能提高的碳纤维增强耐热复合材料的开发研究

• 批准号: 04F04512
• 负责人: 佐藤 裕
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04512/
• 关键词: 宇宙往還機; 耐熱構造材料; ナノ複合材料; カーボン・カーボン複合材; ナノ複合材; カーボン・カーボン

耐酸化性向上型炭素繊維強化耐熱複合材料の創製に必要となる原料素材の調達からはじめ,試作を行うための基礎データの取得を中心とした研究を実施した.数種のノボラックフェノール樹脂と数種のPOSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)を入手し,フェノール樹脂中におけるPOSSの分散状態や熱硬化処理後の樹脂物性をTGAやDSCといった装置を用いて分析することにより,材料開発に最も適した樹脂とPOSSの組み合わせについて検討した.また通常は難しいフェノール樹脂単体での熱硬化処理法について,その手順を確立した.界面活性剤を用いた場合とそうでないものについてPOSSナノシリカの分散を試み,超音波攪拌装置を用いた攪拌法をある条件で実行することにより安定した分散が実現できる条件を見いだした.界面活性剤についてはアセトンを溶剤として加えることで,POSSの良好な分散が得られることが判った.また熱硬化処理については,樹脂からの気泡の発生により,通常の方法では良好な試料を作製することができないが,気泡の混入がない良好な分析評価用試料を得るために必要な適切な気圧条件および硬化処理温度履歴条件を見いだした.また,このようにして得られた試料を用いて,POSSが存在する場合とそうでない場合について,硬化後の樹脂の物性を示差走査熱量分析計(DSC)による分析を行うことにより,母材のプリカーソルとなる樹脂の耐酸化機能発現に関連した基礎データを取得した.CFRP織物材を強化材としPOSSナノシリカを分散させたフェノール樹脂を母材とする複合材料を試作し、POSSが分散していることによる熱物性、機械的特性、熱化学的安定性に関するデータ取得を行った.その後1,000℃の不活性ガス(アルゴン)ガス雰囲気で母材を炭化させ同様のデータ取得を実施中であり、これが完了次第、さらに高温(2,000℃)で黒鉛化処理を行い、採用期間終了時までに開発した炭素繊維強化耐熱複合材料の耐酸化性向上度の評価を完了する予定である。

The preparation of acid resistant carbon fiber reinforced heat resistant composite materials is necessary. Several kinds of resins and POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) were prepared. The dispersion state of POSS in the resin and the physical properties of the resin after thermosetting treatment were studied by TGA and DSC. It is usually difficult to establish the order of the heat curing process of the resin monomer. Interfacial active agent is used in the case of POSS dispersion test, ultrasonic agitation device is used in the agitation method, the conditions are implemented, the stability and dispersion conditions are implemented. Interfacial active agent is dissolved in water,POSS is well dispersed. Also, during the thermal curing process, when bubbles are generated in the resin, the usual method requires good preparation of the sample, and the mixing of the bubbles can be used for good analysis and evaluation. The necessary conditions for obtaining the sample are the appropriate pressure conditions and the curing temperature conditions. When POSS is present in the sample, differential scanning calorimeter (DSC) is used to analyze the physical properties of the cured resin. The acid resistance function of the base material is related to the acquisition of the basic structure.CFRP fabric reinforcement material, POSS dispersion, resin dispersion, base material composite material, POSS dispersion, thermal properties, mechanical properties, thermochemical stability are related to the acquisition. After 1,000℃, the inactive temperature of carbon fiber reinforced heat resistant composite material was evaluated at the end of the application period, and the evaluation of acid resistance of carbon fiber reinforced heat resistant composite material was completed.