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

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/polym17101419
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.