Polymer-Based Thermal Protective Composites: The Role of Reinforcement and Matrix in Providing Strength and Fire Resistance

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/polym17101419
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This study addresses the need for thermomechanically robust materials for high-temperature environments by investigating fabric-reinforced composites produced through polymer infiltration and thermal pressing using phenol-formaldehyde (PF) and epoxy (ER) resins. Experimental validation was required due to the lack of comparative data across different textile reinforcements under identical conditions. Seven technical fabrics-carbon, aramid, basalt, silica, fiberglass, asbestos, and a carbon/aramid hybrid-were used as reinforcements. Mechanical testing revealed that carbon- and hybrid fiber composites exhibited the highest tensile (up to 465 MPa) and compressive strengths (up to 301 MPa), particularly when combined with ER. Conversely, the use of PF generally resulted in a 30-50% reduction in mechanical strength. However, PF-based composites demonstrated superior thermal resistance, with the silica/PF combination showing the lowest back-face temperature (401 °C), up to 37% lower than other pairings. Thermal conductivity ranged from 0.041 to 0.51 W/m·K, with PF-based systems offering 6-12% lower values on average compared to ER-based analogs. Morphological analysis confirmed better interfacial bonding in ER composites, while PF systems showed higher structural integrity under thermal loading. Overall, the results emphasize the trade-offs between mechanical strength and thermal protection depending on the fabric-resin combination. Among all variants, the silica fabric with PF demonstrated the most balanced performance, making it a promising candidate for thermomechanical applications.