预氧化对中间相沥青泡沫炭结构和性能的影响机制研究

研究了预氧化对萘系中间相沥青的表面化学性质、族组成分布以及对泡沫炭的发泡条件、泡孔形成、孔结构及微结构的影响机制.当中间相沥青经210℃预氧化2h后,其喹啉不溶物含量增加32.3%,族组成分布变窄.在600℃/3MPa发泡条件下,所制石墨化泡沫炭的平均孔径、压缩强度分别为200μm、2.8MPa.     

酚醛树脂基泡沫炭的发泡行为及其孔结构控制

结合热塑性酚醛树脂的热失重和粘-温特性,研究了升温速率对其发泡行为及泡沫炭力学性能的影响。结果表明,热塑性酚醛树脂的发泡温区在200~300℃,并遵循热点成核发泡机制;300~600℃温区中产生的裂解气主要影响气泡的膨胀速度,进而影响泡沫炭的孔径及孔结构的均一性;以0.5℃/min升至240℃,再以3℃/min升至600℃,所制泡沫炭孔结构较为均一,其平均孔径、密度及压缩强度分别为300μm、0.51 g/cm~3和12.5 MPa。     

纳米碳管对泡沫炭的超临界发泡行为及其力学性能的影响机制

采用超声波?磁力搅拌的方法, 实现了纳米碳管(CNTs)在中间相沥青(MP)中的均匀分散, 并考察了CNTs对泡沫炭的超临界发泡行为及其压缩强度的影响. 研究结果表明: 在超临界发泡过程中, 处于过饱和状态的甲苯将优先在CNTs/MP固-液界面处成核, 进而不断扩散、聚集、膨胀和发泡, 导致泡沫炭孔结构的均一性得以提高; 当在中间相沥青中均匀分散3.5wt%的CNTs后, 所制泡沫炭的压缩强度由3.2MPa提高到4.7MPa, 升高了46.9%; CNTs良好的导热性能降低了基体碳在石墨化过程中的热应力差异, 使得微裂纹的数量减少, 并且其一维纳米结构使得石墨化泡沫炭的孔壁和韧带结构得以增强.     

石墨化CVI泡沫炭的结构和性能

本文采用化学气相渗透技术(CVI)对泡沫炭进行复合处理,利用SEM、XRD等分析手段对石墨化样品进行了分析.研究结果表明,CVI热解炭在泡沫基体的沉积方式是:小颗粒积聚生长成为大颗粒·大颗粒不断接合,经石墨化处理后形成更加规则的结构.石墨化CVI泡沫炭相比原生石墨泡沫炭的电学和力学性能有很大提高,在350*C、2MPa压力条件下制备的石墨化CVI泡沫炭的电导率可以提高近0.9倍;在350"C、1MPa压力条件下制备的石墨化CVI泡沫炭的压缩强度增大近3.5倍.因此,CVI处理可以有效改善石墨泡沫炭的基体结构,提高石墨泡沫炭性能.     

以芳基乙炔为前驱体制备高强度炭泡沫(英文)

以硫酸为催化剂,芳基乙炔为前驱体,经聚合、正戊烷发泡、炭化获得了高强度炭泡沫。通过选择合适的制备条件,如:发泡剂的用量,催化剂的浓度及用量,以及匀泡剂吐温80的添加量,可以制得孔结构良好、韧带和接点光滑的炭泡沫。芳基乙炔聚合物泡沫炭化后高的残炭率(86%)和良好的孔结构赋予炭泡沫较高的机械强度;所制炭泡沫的耐压强度达到25.8MPa,强度/密度比为43.0MPa/(g.cm-3).     

填料种类对炭/石墨材料性能和微观结构的影响

分别利用炭黑、石油焦、针状焦和天然石墨粉为填料,煤沥青为黏结剂,经模压成型(150MPa,10min)、炭化(1300℃,1h)和石墨化(2300℃)制备炭/石墨材料.考察了填料类型对最终炭/石墨材料物理性能和微观结构的影响.研究结果表明:利用炭黑为填料所制材料具有较高的机械强度,但其导热和导电性能相对较差;经石墨化后(2300℃),其抗弯和抗压强度分别达到88.0和173.2MPa.而以天然石墨粉为填料所制材料具有较好的导热和导电性能,在室温下其导热率达到278W/m · K;另外,其抗弯和抗压强度分别达到51.1和90.2MPa.微观结构分析表明,以天然石墨粉为填料所制得的材料具有最大的微晶尺寸和高度的取向性.     

木质素基酚醛泡沫炭的制备及性能研究

在碱性条件下,木质素可部分替代苯酚,通过树脂化生成木质素基酚醛树脂,酚醛树脂经物理发泡、高温碳化工艺制得木质素基酚醛泡沫炭。研究结果表明:木质素基酚醛泡沫的热稳定性良好,当纯化木质素添加量为20%(质量分数)时,木质素基酚醛最大炭收率为54. 60%,热稳定性优于其他泡沫;碳化后的4种木质素基酚醛泡沫炭(CF-L-0%、CF-L-10%、CF-L-20%、CF-L-30%)皆由100～600μm的泡孔及孔壁组成,其表观密度在0. 15～0. 23g/cm3之间,压缩强度最高可达3. 35MPa; 4种木质素基酚醛泡沫炭为非石墨化的碳质结构,其微观结构以微孔为主;木质素基酚醛泡沫炭的碳含量随木质素替代量的增加而提高,碳质量分数最高可达72. 34%。     

加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.     

填料种类对炭石墨材料性能和微观结构的影响（英文）

分别利用炭黑、石油焦、针状焦和天然石墨粉为填料,煤沥青为黏结剂,经模压成型(150MPa,10min)、炭化(1300℃,1h)和石墨化(2300℃)制备炭/石墨材料。考察了填料类型对最终炭/石墨材料物理性能和微观结构的影响。研究结果表明:利用炭黑为填料所制材料具有较高的机械强度,但其导热和导电性能相对较差;经石墨化后(2300℃),其抗弯和抗压强度分别达到88.0和173.2MPa。而以天然石墨粉为填料所制材料具有较好的导热和导电性能,在室温下其导热率达到278W/m·K;另外,其抗弯和抗压强度分别达到51.1和90.2MPa。微观结构分析表明,以天然石墨粉为填料所制得的材料具有最大的微晶尺寸和高度的取向性。     

粉体致密化制备铁基泡沫

采用了粉体致密化（PCF）工艺制备铁基泡沫,研究了各工艺参数的影响规律,得出了实验条件下的优化工艺参数配置,即发泡剂含量0.4～0.5wt%、冷压压力范围1020～1720MPa、发泡温度1330℃、加热速度15℃/min、保温时间2～2.5min。并对孔隙率为53%的铁基泡沫样品进行了压缩性能测试,得到其最大压缩屈服强度约为110MPa,展示了比泡沫铝更加优越的抗压缩、能量吸收性能。这些研究结果对铁基泡沫的研究与开发提供了参考。