炭化温度对芳基乙炔聚合物基C/C复合材料性能的影响

研究了炭化温度对芳基乙炔聚合物基碳/碳复合材料性能的影响,结果表明:随炭化温度的升高,复合材料的热失重、线收缩、本体密度和孔隙率增加,而弯曲强度则下降;炭化温度低于600℃时,复合材料的体积密度和弯曲模量随炭化温度的升高而下降;在600～900℃炭化时,体积密度和弯曲模量随炭化温度的升高而升高.     

炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响

研究了炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响。借助于X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对掺杂改性树脂炭化后的炭结构及其抗氧化性能进行了表征。结果表明:在埋炭条件下,炭化温度对掺杂改性树脂炭化后的炭结构有显著影响:随炭化温度升高,掺杂改性树脂炭化后的炭结构逐渐向石墨化碳结构方向演化;当炭化温度为600℃时,掺杂物表面开始有大量碳晶须生成,晶须的直径约为50~100nm,长度约为几百纳米,随炭化温度升高,碳晶须长径比提高,但碳晶须的产量逐渐下降;当炭化温度为1 000℃时,掺杂物表面生成大量的碳微球,碳微球的直径约为100~500nm。与树脂炭相比,掺杂改性树脂炭化后碳产物的氧化峰值温度提高了约80℃。     

热解温度对竹粉炭理化结构及燃烧性能的影响

利用自行设计搭建的流化床-回转炉两级连续式热解装置对竹粉进行热解炭化,考察流化床一级热解温度（300～800℃）对竹粉热解炭理化结构及燃烧性能的影响规律。结果表明,由于回转炉二次热解过程的存在,使得流化床热解温度对竹粉炭元素组成的影响减弱,碳元素质量分数介于71.19%～78.41%间,随热解温度增加,竹粉炭中挥发分含量降低,灰分呈现增加趋势,固定碳含量相对稳定;扫描电镜结果显示热解温度在300～500℃时,热解炭呈现规则的孔隙结构,同时可保持原料的骨架结构,随着热解温度继续升高,竹粉炭骨架结构被破坏,产生断裂坍塌的现象,比表面积和总孔孔容在700℃热解温度时达到最大,分别为2.53m²/g和0.012cm³/g。利用拉曼光谱和X射线光电子能谱法对热解炭表面化学结构分析,表明较高的热解温度促进了小芳环体系聚合转变为大的芳环结构,有利于脱氢脱羧及芳构化进程。热重-红外联用分析表明竹粉热解过程中气体释放相对含量较多的三类物质分别是CO₂,烷烃、酚类、醇类,以及醛、酮、酸类等有机成分。热解炭样品的燃烧基本仅呈现出固定碳燃烧阶段,热解温度为600℃左右时,所得竹炭综合燃烧特性较好。     

文摘

石油系新型炭材料的研发现状和发展趋势；高碳树脂芳基乙炔聚合物炭化过程研究；热固性树脂的高压浸渍试验；负载金属对复合炭极板电极的电化学性能研究；碳纤维复合材料补强混凝土界面温度应力分析；聚碳硅烷先驱体转化法制备SiC涂层研究；用煤灰作助滤剂测沥青的喹啉不溶分的研究；纳米碳纤维的批量制备和应用；敞开式阳极焙烧炉发展方向展望。     

碳/芳基乙炔聚合物复合材料的烧蚀性能

芳基乙炔聚合物(PAA)具有很好的耐热性能，其玻璃化转变温度为327．6℃，起始热分解温度为503℃，最大热分解温度为663℃，900℃时的残碳率高达84％；且用芳基乙炔做基体材料，用碳布做增强材料的碳／芳基乙炔聚合物复合材料的平均线烧蚀速率为0．007mm／s，低于相应的碳／酚醛复合材料的烧蚀速率，可作为新型耐烧蚀材料使用。     

偏氯乙烯共聚物/纳米水滑石复合材料及多孔炭的制备与表征

采用原位悬浮聚合和熔融加工制备了不同纳米水滑石含量的偏氯乙烯-丙烯酸甲酯(VDC-MA)共聚物/纳米水滑石复合材料,并通过高温炭化和模板消除得到多孔炭材料。采用电镜、X射线衍射、N₂吸脱附法表征了复合材料和多孔炭的结构。结果表明,纳米水滑石含量≤6.25%（质量）时,纳米水滑石基本以初级粒子均匀分散在VDC-MA共聚物基体中,并在炭化过程中转化为金属氧化物;金属氧化物可经酸洗去除,起到模板致孔作用;同时VDC-MA共聚物炭化过程形成大量微孔,因此得到的多孔炭具有微孔和中孔分布。当炭化温度较低时(600～700℃)相似文献   

炭膜的二氧化碳吸附扩散性能的研究

以商业化的Kapton型聚酰亚胺为前驱体制备炭膜,采用容量法研究了不同炭化温度制备的炭膜CO2吸附和扩散行为,并利用Sips模型对实验数据进行拟合,DA方程计算炭膜的孔结构参数,Fick扩散模型求取CO2在炭膜内的扩散系数,采用XRD分析探讨了炭膜的炭结构。结果表明,炭膜孔结构随着热解炭化温度的提高,孔径收缩,且当炭化温度从600℃升高到800℃,炭膜的微孔体积随炭化温度的升高而增大,而800℃以后,微孔体积随炭化温度的升高而下降。CO2在不同炭膜中的扩散系数约为1.04×10-13~8.56×10-12m2·s-1,在实验测定的压力范围内扩散系数随着平衡压力的增大呈现出先增大后减小的规律。     

芳基乙炔树脂的固化反应动力学及流变行为研究

通过对芳基乙炔树脂的固化动力学研究确定其适宜的固化工艺。采用DSC和流变分析得到芳基乙炔树脂的特征固化参数及其固化度与温度的关系曲线。结果表明,树脂的起始反应温度为127.1℃,反应峰值温度164.2℃,终止反应温度195.1℃。固化动力学参数为:表观活化能E=190.12kJ/mol,反应级数n=1.87,频率因子A=1.995×1019。芳基乙炔树脂的加压固化温度为110～115℃,其起始固化温度为115℃。固化工艺为:115℃/8h+120℃/8h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/4h。芳基乙炔树脂凝胶前固化过程由化学反应控制,凝胶后属于扩散控制,因此在凝胶时需延长固化时间。     

新型耐热材料芳基乙炔聚合物的性能

合成了具有耐高温性能的芳基乙炔聚合物(PAA),并对其性能进行了研究。芳基乙炔预聚物粘度低,在室温下储存稳定性较差,可加热直接固化,300℃可完全固化。固化后,PAA的玻璃化转变温度为316．3℃．起始热分解温度高达503℃,最大热分解温度为663℃,900℃时残碳率为84％。PAA可以作为新型耐烧蚀材料使用。     

超支化含硅聚(亚芳基亚乙炔基)聚合物的合成研究

由1,3,5-三碘苯与2,5-二(三甲基硅烷基)-1,4-二乙炔基苯通过Sonogashira交叉偶联反应合成了含有机硅侧基的超支化聚(亚芳基亚乙炔基)(PAEs)。研究表明,该聚合物为不溶于普通有机溶剂、平均粒径约500 nm且分布均匀的高分子微球。氮吸附实验结果表明,合成的含硅PAEs网络形成了既含微孔又含介孔的复杂的孔结构,且孔径分布不均匀,BET比表面积为389.5 m2/g;由于具有超支化的网络型结构,聚合物体现了良好的热稳定性,氮气气氛下,质量损失率为5%时的失重温度为500℃,1 000℃时仍有接近80%的残余质量分数;聚合物在365 nm激发波长下发蓝光,其最大荧光发射波长为469 nm。     

柠条活性炭结构表征与性能研究

利用柠条作为原材料,在350和600℃下进行热解制备生物炭,并对制备的柠条生物炭进行800℃水蒸气活化1 h处理得到柠条活性炭。使用热分析仪和傅里叶红外光谱仪分析了柠条活性炭的官能团组成以及炭化过程中的结构变化,探讨了热解机理。使用扫描电子显微镜和比表面及孔径分析仪观察和分析了活性炭的孔结构特征;采用碘吸附法研究了柠条活性炭的吸附性能。结果表明:柠条炭化过程中,半纤维素、纤维素和木质素在150~680℃较宽的温度范围内发生热解,并获得柠条生物炭。炭化的本质主要是打开长链醇羟基、烃基,获得结构简单的芳香族化合物。柠条在600℃炭化、800℃水蒸气活化后制备的活性炭保持了纤维组织的骨架结构,并具有大量的孔结构,以5 nm以下的孔结构为主,比表面积达到187 m²/g,碘吸附值可达221 mg/g,柠条是制备活性炭的理想材料。     

葵花基炭材料的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

在500、600、700℃3个不同温度下,对提取果胶后的葵花盘分别进行炭化,制得了3种炭材料,分别为500 KH、600 KH和700 KH。其中,600 KH的比表面积最大,为122.99 m2/g,孔径为2.274nm。对该种炭材料吸附铜离子的性能进行研究,其对铜离子的吸附符合Langmuir单层吸附模型,在60min达到吸附平衡,吸附量为34.45mg/g;随着温度升高,吸附量增加。     

低温处理中间相沥青炭微球的充放电性能研究

研究了在500-1000℃下停留不同时间低温炭化处理的中间相沥青炭微球（MCMBs)的充放电性能，并与其XRD结构相关联。研究表明：在500-1000℃停留4h炭化处理的中间相炭微球中，700℃炭化处理的MCMBs充放电性能最好，充放电容量最高，不可逆容量损失最小；在700℃炭化温度下停留时间的延长有利于MCMBs循环性能的提高。     

酚醛树脂基多孔炭材料制备的研究

以酚醛树脂为炭前驱体、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用聚合物共混炭化法制备了多孔炭材料,考察了造孔剂PVB的含量、炭化温度和炭化时间对多孔炭材料比表面积和孔结构的影响.结果表明,在造孔剂PVB的含量为40%、炭化温度为700℃、炭化时间为1.0 h的条件下,可制得BET比表面积为540.4 m2·g-1、孔容为0.37 cm3·g-1、平均孔径为7.298 nm的多孔炭.     

聚丙烯腈基炭纳米球的制备

采用低浓度水相分散聚合的方法合成了粒径在230 nm～250 nm的聚丙烯腈球,对其依次经过冷冻干燥、氧化及炭化工艺,用扫描电镜对炭化后的样品形貌进行了观察.结果表明,聚丙烯腈球炭化后转化为粒径在170 nm～190 nm之间的炭纳米球.炭纳米球经1 500 ℃,2 300 ℃及2 800 ℃的高温处理后,X射线衍射仪分析表明,在2 300 ℃处理温度以上可以得到石墨化度明显增加的炭纳米球.     

煤抽提物基炭材料的制备及其电化学性能

以某煤抽提物为前驱体,在N_2保护下,分别在600℃,700℃,800℃和900℃炭化制备四种电化学电容器用炭材料,分别记作:FKC600,FKC700,FKC800和FKC900.采用低温N_2吸附法对各炭材料的孔结构进行表征,并通过恒流充放电和循环伏安测试研究其电化学性能.结果表明:随着炭化温度的升高,四种炭材料的比表面积和总孔容逐渐增大,但孔结构总体上发育不完善,FKC600和FKC700的比表面积仅为14 m~2·g~(-1)左右.四种炭材料在3 mo1/L KOH电解液中具有良好的充放电可逆性和典型的双电层电容特性;其体积比电容和面积比电容随炭化温度的升高呈现先增大后减小的趋势,FKC700的体积比电容高达112.4 F·cm~(-3),FKC600和FKC700的面积比电容大于800μF·cm~(-2),远远高于炭材料的理论储能极限.     

煤沥青热解炭的制备及储钠性能研究

煤沥青是一种原料来源丰富且含碳量高的钠离子电池碳负极材料。以煤沥青为碳源,通过炭化法制得热解炭,利用XRD,SEM,Raman光谱等表征技术,系统研究了不同炭化温度(600℃～1 400℃)对煤沥青热解炭微观结构的影响规律。利用恒流充放电等测试,探究热解炭作为钠离子电池负极材料时的电化学性能,阐明“温度—结构—储钠性能”间的构效关系。结果表明：1 000℃是热解炭微观结构从无序向有序发展的转折点;当温度低于1 000℃时,热解炭为不规则的块状结构且表面平整光滑,未出现石墨微晶,具有较大的层间距和较高的无序度;当温度为800℃时,热解炭具有最大的层间距(d₀₀₂=0.354 1 nm)和最高的无序度(I_D/I_G=2.57),其作为钠离子电池负极材料时,0.05 A/g电流密度下的可逆容量为177.0 mAh/g,首次库伦效率为73.87%,具有较好的倍率性能;当温度高于1 000℃时,石墨碳层生长和堆叠的速度迅速加快,石墨化程度增加,层间距减小,同时表面缺陷程度降低,Na⁺吸附位点减少,不利于储钠,热...     

炭化温度和煤焦油配比对炭分子筛性能的影响

本文考察了炭化温度和粘结剂煤焦油配比对炭分子筛空分性能的影响,并在DA方程基础上分析了炭分子筛微孔结构变化。结果表明,炭分子筛微孔孔径和孔容随炭化温度提高而增大,随焦油配比增大而减小。当炭化温度为900℃,焦油配比4.26wt%时,所得炭分子筛的空分性能最佳。     

废旧纸塑铝复合包装物及其二次固废的炭化回收研究

直接分离再生是废旧纸塑铝复合包装物常用手段之一，其过程会产生由残余纸浆碎屑、聚乙烯薄膜与铝膜组成的二次固废。采用热解炭化技术研究废旧纸塑铝复合包装各组分及二次固废的热分解特性及成炭规律。结果表明：炭化温度为550～700℃下，铝箔可从废旧复合包装物及其二次固废中分离回收。二次固废显示聚乙烯薄膜为主的热分解特性，随着炭化温度的提高，炭产率下降，无序结构比例增加，纤维结构被破坏，孔结构增多。炭化温度为600℃下，废旧复合包装物炭化产率为23.70%，比二次固废炭产率高，但二次固废的铝产率（35.41%）高于废旧复合包装物的铝产率（12.79%）。     

以硅凝胶网络结构为模板制备多孔炭材料的研究

分别以蔗糖和正硅酸乙酯(TEOS)作为炭和硅凝胶的前驱体,通过溶胶凝胶过程形成蔗糖聚合物和硅凝胶的复合物,经高温炭化后将硅模板刻蚀去除制备了一种多孔炭材料。研究发现,影响多孔炭孔结构的主要因素是原料的摩尔比,另外还与胶凝温度、炭化温度、刻蚀方式有关。