热固性树脂的高压浸渍试验

研究了炼钢盛钢桶用铝碳质滑板用四种热固性树脂浸渍的情况，对浸渍和未浸渍的试样进行了比较。指出酚醛树脂可降低气孔率，而变性呋喃树脂可提高强度。     

不透性石墨的浸渍

用作石墨材料补隙增强的有机合成树脂,普遍采用的有酚醛、环氧和糠酮树脂三种。三种树脂各有其优缺点:酚醛系热固性树脂,浸渍工艺简单,能耐酸性腐蚀,但它对提高制品的机械强度和降低气孔率不够理想;环氧树脂具有很高的粘合力,能大幅度降低石墨孔隙,抗碱性较强,然而工艺不易掌握;糠酮树脂对酸碱具有双重适应性,浸渍工艺也较简便,它浸渍的制品物理性能略次于环氧。鉴于酚醛树脂浸渍效果不佳,似有淘汰的趋势,为此本文着重介绍糠酮和环氧两种树脂浸渍石墨的有关工艺和性能。     

碳的种类对铝锆碳滑板性能的影响

分别对单独加入4%(质量分数)鳞片石墨、炭黑、沥青碳3种碳材料和加入不同碳材料(总质量分数4%)复合的铝锆碳滑板进行了树脂加入量、耐压强度、高温抗折强度、显气孔率、体积密度等物理性能以及抗氧化、抗热震性能比较。试验结果表明添加石墨可以实现低的树脂加入量,试样的显气孔率低,抗氧化性好;添加炭黑可以提高试样的强度;添加沥青碳,则可提高试样的抗热震性,但抗氧化变差;复合添加这3种碳材料,可以得到强度高、抗热震好的铝锆碳滑板试样。     

超细和细粒度组成的机械用碳材料的浸渍效果

通过对超细和细粒度组成的机械用碳材料的两次酚醛树脂浸渍,测定了它们浸渍前后的肖氏硬度、抗折强度和抗压强度等机械性能以及摩擦系数等动态性能,并以浸渍前后的体积密度、开孔气孔率和碳相分析结果说明之,可发现超细和细粒度组成的机械用碳材料的浸渍效果差异很大。     

酚醛树脂浸渍石墨的热稳定性研究

在常温常压的条件下,以酚醛树脂浸渍M120碳石墨材料,研究了不同固化温度条件下浸渍石墨的增重率、开孔气孔率、肖氏硬度及抗折强度等基本性能,并通过马弗炉和热重分析仪分析其热稳定性。结果表明,160℃固化条件下的浸渍石墨试样的基本物理性能最优(增重率最高,开孔气孔率最低,肖氏硬度最高),140℃固化条件下的浸渍石墨试样抗折强度最高,具有优异的热稳定性。酚醛树脂浸渍石墨在0~450℃热稳定性较好,在450℃以上时,浸渍石墨开始分解,热稳定性差。     

热固性钼酚醛树脂的表征及其应用

为了提高普通热固性酚醛树脂结合耐火材料的中温强度,采用IR和TG-DTA等手段分析了热固性钼酚醛树脂的结构和热性能,然后以热固性钼酚醛树脂作为结合剂制成铝碳砖试样,检测了铝碳砖试样的耐压强度、显气孔率和体积密度。结果表明:钼酚醛树脂是通过钼酸与酚醇中的羟甲基发生酯化反应,使钼以化学键的形式键合于酚醛树脂分子主链中而合成的;热固性钼酚醛树脂在质量损失率、热分解温度和树脂碳氧化温度等方面都比普通热固性酚醛树脂的有所改善,TG曲线在整个温度范围内的下降趋势也较平缓;热固性钼酚醛树脂结合的铝碳砖试样在200℃、500℃和600℃处理后的耐压强度分别比普通热固性酚醛树脂结合的提高了约23.1%、51.2%和70.3%,显气孔率也有所下降,体积密度有所提高。     

酚醛炭基C／C复合滑板材料的催化石墨化及其性能研究

通过溶剂分散法在酚醛树脂浸渍剂中引入催化剂,采用多次液相浸渍-炭化增密和催化石墨化处理的方法,制备出密度为1．60g·cm^-3左右、石墨化度大于77％的酚醛炭基C／C复合材料。对比考察了催化剂的引入和催化剂种类对酚醛炭基C／C复合材料石墨化度、电阻率、抗折强度和摩擦磨损性能的影响,探讨了酚醛炭基C／C复合材料用作受电弓滑板材料的可能性。结果表明：硼酸或二茂铁等催化剂的引入可显著提高酚醛炭基C／C复合材料的石墨化度,降低其电阻率和摩擦系数,改善其弯曲断裂韧性;添加硼酸催化剂的酚醛炭基C／C复合材料的导电性、抗折强度和摩擦磨损性能明显优于德国纯炭整体滑板材料,可望用作高速电力机车的受电弓滑板材料。     

连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及性能研究

针对连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技术难题,本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型方案,实现了连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型,并研究浸渍温度对酚醛树脂接触角与表面张力,以及打印工艺对样件形貌和力学性能的影响规律。结果表明:当浸渍温度为40 ℃,预固化温度为180 ℃时,纤维-树脂界面结合效果最佳,原料具备成型条件;当打印间距为0.5 mm时,样件的弯曲强度及模量达到最大值,分别为660.00 MPa和57.99 GPa,层间剪切强度达到20.14 MPa。此连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料一体化制备工艺解决了3D打印热固性树脂原位成型难的问题,为制备具有复杂结构的连续纤维增强热固性树脂复合材料提供了参考。     

硼改性酚醛树脂加入量对铝碳材料性能的影响

为了改善铝碳材料的性能,以质量分数为40%的电熔刚玉(1~0.2 mm)、30%的Al2O3微粉(≤0.01mm)、25%的鳞片石墨(≤0.3 mm)、5%的添加剂(≤0.047 mm)为主原料,外加有机硼改性酚醛树脂粉和普通的酚醛树脂粉作为结合剂制备了铝碳材料。用热重分析法测定了树脂的残碳量,按相关标准测定了铝碳材料的常温抗折强度、高温抗折强度、显气孔率、抗氧化性、抗热震性,研究了硼改性酚醛树脂加入量(质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%)对铝碳材料性能的影响。结果发现:硼改性树脂的残碳量较高;加入硼改性酚醛树脂不利于铝碳材料的强度,但可以提高铝碳材料的抗氧化性和抗热震性。     

用塑性金属工艺制备Al-Al2O3复合无碳滑板

以板状刚玉、电熔白刚玉、α-Al2O3微粉、金属Al粉为原料、热固性酚醛树脂为结合剂,利用过渡塑性相工艺在埋炭条件下于1 450℃保温6 h烧成制备Al-Al2O3复合无碳滑板。当Al含量为9%(质量分数)时,复合滑板的综合物理性能最佳,其显气孔率为4.1%,体积密度为3.27 g/cm3,常温耐压强度为410MPa,1400℃保温30min后复合滑板的高温抗折强度为60.7MPa。通过设计化学反应并控制烧结气氛制备的复合滑板中,部分过渡相Al与材料中的C和气氛中的CO、N2反应生成Al4C3和AlN复合相,Al4C3进一步与材料中的Al2O3反应生成Al4O4C、Al2OC增强相,剩余的游离态Al仍为金属塑性相。Al-Al2O3复合滑板化学稳定性高、氧含量低,不含碳且不易水化,用于洁净钢时不会产生二次C、O、H及其它杂质的污染。