Nghiên cứu vai trò của sợi thủy tinh S-glass đến khả năng chịu mài mòn nhiệt độ cao của vật liệu composite trên nền nhựa phenolic biến tính

Tóm tắt

Hệ thống bảo vệ nhiệt (TPS) trong hàng không – vũ trụ và quốc phòng đặt ra yêu cầu về vật liệu có khả năng chịu mài mòn ở nhiệt độ cao đồng thời duy trì tính toàn vẹn cấu trúc. Trong nghiên cứu này, vật liệu composite nền nhựa phenolic–borat biến tính (PBR) được gia cường bằng sợi thủy tinh S-glass và chế tạo bằng phương pháp ép nóng nhiều giai đoạn với hàm lượng sợi thay đổi từ 65–80% khối lượng. Các tính chất được khảo sát gồm khối lượng riêng, độ rỗng (ASTM D792, ASTM D2734), cơ tính kéo – uốn (ASTM D638, ASTM D790) và khả năng chịu mài mòn nhiệt độ cao theo tiêu chuẩn ASTM E285 sử dụng nguồn nhiệt oxy–axetylen. Kết quả cho thấy khi hàm lượng sợi tăng từ 65–75%, độ bền kéo và độ bền uốn tăng đáng kể, đạt giá trị cực đại tương ứng 356,24 MPa và 784,35 MPa, với mô đun đàn hồi 31,49 GPa. Mẫu chứa 70–75% sợi thể hiện khả năng chịu mài mòn nhiệt tối ưu, thời gian mài mòn 275,6 giây và tốc độ mài mòn thấp nhất 0,0118 mm/giây. Ảnh SEM sau thử nghiệm cho thấy cấu trúc sợi được bảo toàn, đồng thời hình thành lớp cacbon và phụ phẩm bền nhiệt phủ lên bề mặt sợi, góp phần bảo vệ vật liệu. Kết quả khẳng định vật liệu composite PBR/S-glass có khả năng chịu tải mòn nhiệt tốt trong dải hàm lượng sợi 70–75%, phù hợp ứng dụng cho các hệ thống bảo vệ nhiệt TPS hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao.