1、碳纖維密度低、比強度高，具有突出的耐熱性能和化學性質，酚醛樹脂作為粘結劑對碳纖維的潤濕性良好，碳化層強度高且非常耐高溫，在工程實踐中以酚醛樹脂碳結構連接碳纖維（Carbon Bonded Carbon Fiber，簡稱C/C材料），常常應用于新型航天飛行器隔熱結構中。本文采用液相浸漬工藝，以碳纖維為主體框架，水溶性酚醛樹脂作為粘結劑，通過真空抽濾、模壓整體成型，并經固化制備碳纖維/酚醛樹脂(CF/PF)復合材料，然后經碳化制備了輕質C/

2、C隔熱材料。分析了隔熱材料的多孔顯微結構和力學性能，并深入研究了酚醛樹脂的固化及碳化動力學、酚醛固化對多孔材料組織結構均勻性的影響機理以及隔熱材料的成型機制和隔熱原理。
　　采用DTA和T G研究了酚醛樹脂的固化動力學和碳化熱解行為。研究結果表明：隨著升溫速率的提高，固化放熱峰逐漸向高溫方向移動，固化反應溫度范圍明顯提高，但反應時間縮短。制備CF/P F復合材料較佳的固化工藝為101℃/2 h+108℃/2 h+137℃/2h，升

3、溫速率為1℃/min；C/C隔熱材料碳化工藝為210℃/0.5h+380℃/0.5h+580℃/0.5h+900℃/2h，在N2保護下以2℃/min升溫速率進行。
　　由于起始固化溫度過高，酚醛樹脂直接固化后結構疏松，存在孔洞、裂紋等缺陷。因此，制備CF/P F復合材料時采用預固化工藝處理預成型體，并分析樹脂的遷移行為：自由預固化時由于多孔結構中的毛細力作用，水分揮發(fā)會帶動酚醛樹脂向上遷移，導致樹脂在CF/PF復合材料中分布不均勻

4、；采用密封條件預固化，水氣蒸發(fā)后聚集在密閉空間內，幾乎保持了飽和蒸汽壓狀態(tài)，極大地降低了水分和溶劑的蒸發(fā)速率，使酚醛樹脂先發(fā)生原位凝膠，解決了最終 C/C隔熱材料中樹脂分布不均的問題。
　　控制預成型體制備時的壓力值得到不同密度C/C隔熱材料，其最可幾孔徑保持在60μm左右，孔隙率在70％以上。隨著材料密度增加，層間距和孔隙率均減小，抗壓強度和彎曲強度增大，密度為0.260g/cm3時平行于碳纖維鋪層方向加載，壓縮強度最高達2.0

5、8 MPa，彎曲強度最高可達4.79 MPa。C/C隔熱材料具有明顯的分層結構，分散均勻的碳纖維構成了材料主體框架，碳纖維結點處粘附的樹脂碳起到骨架固定作用；平行鋪層加載抗壓強度較小，薄弱的層間發(fā)生屈服導致裂紋擴展，垂直鋪層加壓時層間距逐漸減小，壓實的層結構代替多孔結構承載使應力迅速增大；平行于鋪層加載的抗彎強度高于垂直加載，這是由于沿纖維層方向材料的承載能力高于垂直層方向。
　　輕質C/C隔熱材料具有優(yōu)良的熱物理性能：熱膨脹系數

6、在100℃~400℃區(qū)間內近似線性增加，400℃時不超過0.72×10-6℃-1，其較低的熱膨脹系數說明該材料受熱時尺寸穩(wěn)定性良好。C/C隔熱材料在30℃~240℃的熱導率介于0.23~0.26W/(m·℃)之間，其較低的導熱系數是由碳纖維雜亂的分散排列、層間疏松的空間結構以及較高的孔隙率決定的。
　　C/C隔熱材料的成型機制與酚醛樹脂的固化密不可分，密封預固化可以控制酚醛樹脂的遷移，實現了樹脂的原位凝膠，從而使得C/C隔熱材料結