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碳纤维/环氧树脂复合材料现已被用于轻小型飞机整身制造,涉及应用领域越来越广。考虑到飞机作为最为安全的交通工具,一旦受某种因素影响而产生热分解,造成的危害不能被及时响应和处理,后果将极其严重,所以掌握其热解特征很有必要且意义重大。本文利用热重—差热同步分析法对比研究以环氧树脂为基体的碳纤维双向编织布、碳纤维单向预浸料和碳纤维夹层板三种典型用于飞机制造的碳纤维复合材料,在不同升温速率、不同结构形态、不同气氛场影响下热解过程中物质参与、热解反应特征及反应变化规律。利用热场发射扫描电镜测试三种材料分别放大1500倍的形貌图像,且分别取三种复合材料在其热解特征温度下的热解残余进行扫描电镜测试。运用热解动力学微分法（Kissinger法）和积分法（Flynn-Wall-Ozawa法）分段对热解过程中表观活化能值进行求解,并结合热分析从性质和数理两个角度对复合材料热稳定性进行分析研究。根据三种复合材料形貌图像证明,碳纤维与环氧树脂基体界面属表面粘合增强方式。扫描电镜所得三种复合材料热解特征温度下热解残余形貌图像,进一步确定了材料热解每个阶段物质参与。热重—差热同步分析研究表明:升温速率对碳纤维复合材料热解过程影响显著,随着升温速率的增大,材料的初始分解温度Ti、终止温度Tf、最大失重速率温度Tp均向高温方向移动,反应温度范围变宽;不同结构下的热解表明,短纤维复合材料热稳定性弱于长纤维复合材料;在空气（O2:N2=1:4）及氮气两种不同气氛场中,复合材料热解机理不同,氮气气氛下,三种复合材料失重率分别达33%、30%、47%时反应结束,此时等于其在空气中热解第二阶段结束时的失重率;三种碳纤维复合材料热解中质量变化导致放热反应、热量变化导致吸热反应。结合热解动力学所得表观活化能值可知,三种碳纤维复合材料中,碳纤维单向预浸料热稳定性最强,碳纤维双向编织布较强,碳纤维夹层板热稳定性相对最弱。