酚醛泡沫作为一种常见的泡沫夹芯材料,具有轻质、隔热隔音、高比强度、价格低廉等优点,广泛用于建筑工程领域。然而这种材料存在易粉化和力学强度不高的缺陷,使酚醛泡沫夹芯复合材料在使用过程中易芯材受损而导致失效,极大程度上限制了该复合材料的广泛应用。为了解决这个问题,本课题提出从不同的研究角度对酚醛泡沫的压缩性能进行改性,并制备一体式三维中空织物/酚醛泡沫夹芯复合材料。论文针对酚醛泡沫的压缩性能改性涉及两种思路,均相改性和异相改性。均相改性采用端羟基聚硅氧烷共混酚醛树脂进行发泡,需重点解决可发性树脂体系的粘弹性及组分相容性对泡孔结构及压缩性能的影响。实施方法有:一是通过流变测试分析可发性树脂体系中的端羟基聚硅氧烷与树脂的物理相容性,阐述体系粘弹性对泡孔成核、生长及稳定的影响;二是通过动态热力学性能(DMA)分析酚醛树脂样条的玻璃化转变温度及储能模量,分析不同质量分数的端羟基聚硅氧烷与酚醛树脂的化学相容性;三是通过傅里叶红外光谱、热失重分析酚醛泡沫基体的性能,证明端羟基聚硅氧烷可与酚醛树脂产生化学键,形成结构稳定的IPN互穿网络结构。四是通过扫描电镜及压缩性能分别研究酚醛泡沫的泡孔结构及压缩性能的变化规律,并总结出端羟基聚硅氧烷改性酚醛泡沫的压缩机理。结果显示添加15%的端羟基聚硅氧烷可明显改善可发性树脂体系的粘弹响应,能够与树脂交联形成结构稳定的IPN网络结构,有利于形成尺寸均一的小泡孔,使酚醛泡沫的压缩性能得到提高。异相改性选用石墨烯作为成核剂,需重点解决成核剂表面能及含量对泡孔结构及压缩性能的影响规律。主要实施方法有:一通过粉末表面接触角测试法测量并计算石墨烯及氧化石墨烯的表面能;二是通过可发性树脂体系的动态流变性能分析石墨烯及氧化石墨烯与树脂基体之间的界面性能;三是通过扫描电镜及压缩测试表征酚醛泡沫的泡孔结构及压缩性能,分析石墨烯及氧化石墨烯对酚醛泡沫压缩性能的作用机理。结果显示,氧化石墨烯较高的表面能可以减小树脂体系成核所需的吉布斯自由能,提高成核速率,因而会减少泡孔尺寸;而较多的成核粒子在树脂基体中会阻碍泡孔的生长,导致破孔;同时石墨烯及氧化石墨烯在树脂基体中能够传递载荷,提高酚醛泡沫的压缩性能。将氧化石墨烯预分散在端羟基聚硅氧烷中,再与酚醛树脂共混进行发泡。动态流变性能、泡孔形态结构、压缩性能结果表明一定量的氧化石墨烯与端羟基聚硅氧烷在树脂基体中可发挥协同作用,获得更优的粘弹响应,有效改善泡孔结构,提高酚醛泡沫的压缩性能。根据改性酚醛泡沫的制备工艺,通过手工灌注法将其填充三维中空织物,然后密闭发泡制备三维中空织物/酚醛泡沫夹芯复合材料。结果表明三维织物起到了物理加固支撑作用,并且能够有效传递载荷,使复合材料能够整体抗压以实现压缩性能的提高。