沥青基带状纤维的预氧化研究

采用熔融纺丝工艺制备中间相沥青基带状纤维,分别于不同温度和不同时间进行氧化稳定化处理,采用红外光谱仪和元素分析测定预氧化纤维官能团和氧含量的变化,并采用扫描电镜和纤维强伸度仪等检测设备研究2 500℃石墨化纤维的结构和性能.实验结果表明：沥青分子在预氧化过程中与氧发生反应,生成了热固性的沥青大分子.氧化温度越高,氧化时间越长,带状纤维的氧含量越高.厚度为～35μm,宽度为～380μm的带状沥青纤维于氧气气氛经220℃下预氧化20h和2 500℃石墨化处理后,其拉伸强度可达1.75GPa,比240℃和260℃预氧化制得的石墨纤维的拉伸强度高.     

不同晶体取向中间相沥青基带状炭纤维的制备与表征

以中间相沥青为原料, 采用不同长宽比的矩形截面喷丝板, 通过控制熔融纺丝时的收丝速率, 制得了具有不同截面尺寸和晶体取向的高定向中间相沥青基带状炭纤维, 并研究了热处理温度和喷丝孔截面尺寸对所得炭纤维结构和性能的影响。结果表明, 喷丝孔的形状和收丝速度对炭纤维的晶体取向有显著影响。当收丝速度一定时, 随着喷丝孔截面长宽比的减小, 带状炭纤维截面碳晶体层片由褶皱平行取向结构向辐射状垂直取向结构转变。随着热处理温度的升高, 所制得炭纤维的室温轴向电阻率显著减小, 热导率相应增大, 力学性能明显提高; 随着收丝速率的增大, 带状炭纤维室温轴向电阻率变化不大, 但对其力学性能有显著影响。当喷丝孔截面长宽比和纺丝速度分别为30:1和75 m/min 时, 2500℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为2.53 GPa和234.77 GPa。     

镁碳砖用酚醛树脂合成工艺条件的研究

研究了反应工艺条件对酚醛树脂改性的影响.利用正交实验方法得到了优化的合成工艺条件,改性酚醛树脂的各项常规指标均优于普通酚醛树脂,其中残碳率可以达到50.75%,比普通酚醛树脂的残碳率(40.80%)提高了近10个百分点,可以作为镁碳砖耐火材料结合剂.     

CoO/MgO气凝胶催化剂合成单壁纳米碳管

以Co(NO)3·6H2O和Mg(NO)3·6H2O为催化剂前驱体,采用溶胶凝胶和超临界干燥法制备了CoO/MgO气凝胶。用XRD、EDS和TEM对气凝胶的组成和微观结构进行了表征,并通过BET法计算其比表面积和孔体积分别为243 9m2/g和0 7245cm3/g。利用CoO/MgO气凝胶作为催化剂合成单壁纳米碳管,采用TEM、HRTEM、Raman对产物形貌和结构进行了表征,结果表明:产物主要是由高质量单壁纳米碳管组成。     

轻质陶瓷隔热材料的制备及其性能表征

以短切莫来石纤维为原料,硅溶胶为黏结剂,采用浸渍过滤的方法制备陶瓷隔热材料。该材料气孔率高达89．95％,体积密度仅为0．262g／cm^3,常温耐压强度为338．16kPa,200℃下导热系数λ为0．067W／（m·K）,具有轻质多孔陶瓷隔热材料的典型特点。     

莫来石纤维增强SiO_2气凝胶隔热材料的制备工艺研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氢氟酸(HF)为催化剂,采用溶胶-凝胶法及超临界干燥技术制备了莫来石纤维增强S iO2气凝胶隔热材料,研究了HF催化剂、溶剂等制备因素对溶胶-凝胶过程的影响。结果表明,加入HF可以大大加快凝胶化过程,使凝胶时间从几小时缩短至几分钟;溶剂EtOH对凝胶化过程有明显的抑制作用,凝胶时间随其用量的增加而增加;H2O对凝胶化过程的影响比较复杂,凝胶时间随其用量的增加先减后增,转折点处水硅摩尔比为5∶1;气凝胶制备过程中加入甲酰胺可以调节凝胶内部网络结构,防止干燥时由于应力不均而开裂或破裂;适宜的原料配比(摩尔比)为:TEOS∶H2O∶HF∶EtOH∶甲酰胺=1∶(4~6)∶(0.05~0.1)∶(3~6)∶(0.3~0.5)。     

包埋添加剂对 SiC-ZrC 涂层 C / C 复合材料结构和性能的影响

目的研究不同氧化物添加剂对Si C-Zr C涂层C/C复合材料相组成、微观结构和抗氧化性能的影响。方法采用包埋法,分别以Al2O3,B2O3和Mg O作为添加剂,制备Si C-Zr C涂层C/C复合材料,分析相组成及微观结构,考察复合材料在1000~1550℃静态空气气氛中的抗氧化性能。结果以Al2O3作为包埋添加剂制得的涂层致密,而以Mg O为添加剂制得的涂层较疏松。在1000~1550℃的静态空气气氛中,随着氧化温度的升高,以Al2O3为添加剂制得的复合材料失重率逐渐减小,在1550℃氧化1 h后仅为1%;以B2O3和Mg O为添加剂制得的复合材料失重率逐渐增加,在1550℃氧化1 h后分别达到15%和36%。结论与B2O3添加剂相比,Al2O3和Mg O添加剂更能促进包埋粉料的扩散。以Al2O3作为包埋添加剂制得的Si C-Zr C涂层C/C复合材料具有较好的高温抗氧化性能。     

Si—B掺杂沥青基炭纤维的制备及其抗氧化性能

为了提高炭纤维的高温抗氧化性能,提出了一种制备Si—B掺杂沥青基炭纤维的方法。通过聚硼硅氮烷(PSNB)和石油沥青低温共裂解合成了Si—B掺杂沥青,Si—B掺杂沥青经熔融纺丝、原丝预氧化和炭化得到Si—B掺杂沥青基炭纤维。研究了Si—B掺杂沥青及其炭纤维的组成、微观结构和低温抗氧化性能。结果表明,随原料沥青中PSNB掺杂比例的提高,Si—B掺杂炭纤维的拉伸强度和杨氏模量逐渐降低,抗氧化性能逐渐增强。1 400℃炭化得到的Si—B掺杂炭纤维在600℃氧化240 min失重率为25%,650℃氧化140 min失重率为60%。未掺杂炭纤维在相同条件下的氧化失重率分别为46%和99%。Si—B掺杂炭纤维氧化形成的B_2O_3具有较好的流动性,可以在纤维表面形成连续的玻璃膜,有效地抑制基体炭的氧化。     

沥青基高取向带状炭纤维的制备及表征

以萘系中间相沥青为原料, 通过熔融纺丝、氧化稳定化、炭化和石墨化处理制得了表面光洁平整的高取向带状纤维, 采用红外光谱仪、元素分析仪、X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜和偏光显微镜对带状纤维的组成、形貌和微观结构进行了表征. 研究结果表明: 带状沥青纤维氧化稳定化过程中生成的羧基、羰基、醚等含氧官能团在随后炭化处理过程中消失; 带状沥青纤维截面的平均宽度和厚度约为1.6mm和18μm, 经炭化和石墨化处理后收缩至1.2mm和9μm; 随热处理温度的升高, 带状炭纤维(002)晶面的衍射峰逐渐变强, 其晶体尺寸逐渐变大; 与炭化处理纤维相比, 石墨化纤维晶体结构更加完整, 沿纤维主表面的取向程度更高.     

一维高导热C/C复合材料的制备研究

以三种沥青作为基体前驱体, 实验室自制的AR中间相沥青基纤维为增强体, 通过500℃热压成型, 随后经炭化和石墨化处理制备出一维炭/炭(C/C)复合材料。研究了前驱体沥青种类和热处理温度对复合材料导热性能的影响, 并采用扫描电子显微镜和偏光显微镜对其石墨化样品的形貌和微观结构进行表征。结果表明; C/C复合材料在沿纤维轴向的室温热扩散系数和导热率均随热处理温度的升高而逐渐增大; 由AR沥青作为基体前驱体所制备的C/C复合材料具有更加明显的沿纤维轴向取向的石墨层状结构以及最好的导热性能, 其3000℃石墨化样品沿纤维轴向的室温热扩散系数和导热率分别达到594.5 mm²/s和734.4 W/(m·K)。