火灾环境下碳纤维/环氧复合材料火反应特性

发布时间：2020-12-18 14:32

　　碳纤维/环氧复合材料已广泛应用于航空航天领域。碳纤维层压板,泡沫夹芯复合材料及碳纤维/环氧夹层复合材料是航空工业领域最常用结构材料。然而,环氧树脂基体和泡沫芯材是易燃的热固性材料,一旦发生火灾,将会造成人员伤亡和财产损失。因此,本文利用热重-差热同步分析仪,锥形量热仪,烟密度箱,氧指数测试,垂直/水平燃烧速度测试以及扫描电镜,对碳纤维/环氧复合材料火反应特性进行研究。首先,本文研究铺层方式对于碳纤维/环氧复合材料燃烧特性的影响规律。结果表明,铺层厚度对材料火反应、烟气特性以及火焰蔓延特性均有一定的影响,而铺层角度对于材料火反应特性影响作用无明显规律,但对其烟气特性以及火焰蔓延特性有显著影响。然后,本文研究两种主流成型工艺对碳纤维/环氧夹层复合材料热行为及火反应特性影响规律。通过热解动力学及火灾动力学分析,建立点燃时间、热行为、质量损失以及热释放速率预测模型。结果表明,热压罐成型工艺对于碳纤维/环氧复合材料的热解、火反应以及烟气性能有积极影响,但对火后碳纤维层压板的机械性能产生消极影响。最后,对三种典型碳纤维/环氧复合材料的烟气危险性进行分析,提出燃烧反应级数,烟势增长指数以及烟密度指数... 

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

复合材料结构示意图

a.层压结构 b.夹层结构图 1.2 复合材料结构示意图复合材料的结构设计(铺层设计)是极为重要的一项内容，其密切关系着层压板的强度、刚度、稳定性、工艺特性等。先进复合材料在进行铺层设计时所要考虑的主要考虑质量、风险、材料状况、成本、重量以及耐久性等[11-13]。铺层设计主要是确定铺层厚度及铺层角度，层压结构中依据增强纤维的铺设角度又分为(a).单项，(b).编织以及(c).无规则铺层三种形式，图 1.3 给出了典型的层压板铺层结构设计。

图 1.4 复合材料热解及燃烧的主要过程状特性研究现状应特性国内外已经有了一定的研究，主要集中在热辐射的影响，包括对于热解特性[18-24]，点燃时间[23, 25-35]，热3, 44]，极限氧指数[45]，烟气特性[46-50]以及火焰蔓延特性材料的点燃时间及热释放速率随热辐射强度的变化规射通量的增加而提前，热释放速率峰值及火焰熄灭时间碳纤维含量对于材料燃烧特性的影响，研究得出随着纤释放速率峰值下降，复合材料耐热性能均降低。关于碳得到以环氧树脂为基体的碳纤维复合材料具有更小值方面亦有涉及，主要包括材料燃烧反应过后维持结构完性能研究。

【参考文献】：
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本文编号：2924160