一种计算碳/碳复合材料浸渍量的理论公式

在研究碳／碳(C/C)复合材料的浸渍碳化(IC)工艺的改进技术中，对各种影响因素进行了综合分析，提出了一种计算C/C复合材料浸渍量的理论公式，这对正确估计C/C复合材料的IC效果、研究IC工艺与C/C复合材料宏观性能之间的关系具有一定的指导意义。     

全钒液流电池用磺化聚芴醚酮质子交换膜的制备及性能

质子交换膜(PEM)作为全钒液流电池(VRFB)的核心组件之一,应当解决成本高昂、合成过程复杂等问题,并具备高质子传导率、低钒离子渗透率、高机械强度和优异化学稳定性等关键性能。本文基于四甲基双酚芴单体通过缩聚反应合成了一系列聚芴醚酮化合物PFEKs,再利用溴代反应将苯甲基功能化为溴甲基,接着通过4-羟基苯磺酸钠的SN₂亲核取代制得了一系列不同离子交换容量的磺化聚芴醚酮聚合物(SPFEKs)。通过溶液浇铸法成膜并酸化,得到一系列新型低成本PEMs。该合成路线的原料来源广泛,价格低廉,不涉及危险的磺化反应,易于工业放大。所得膜都具有良好的机械性能和氧化稳定性,其中SPFEK-40膜具有较高的质子传导率及离子选择性、较低的钒离子渗透率及面电阻,综合性能优异。以SPFEK-40膜组装的VRFB在电流密度为80 mA/cm₂^{时的能量效率}(EE)为88.2%,高于以Nafion 212膜组装的VRFB的84.8%。此外,以SPFEK-40膜组装的VRFB在30次循环后放电容量仅衰减至84.3%,远高于以Nafion 212膜组装的VRFB的66.1%。     

对苯二甲醛-煤沥青COPNA树脂的合成及性能

以煤沥青为单体、对苯二甲醛为交联剂,在对甲苯磺酸的催化作用下合成缩合多核芳烃(COPNA)树脂。采用FT-IR和1H-NMR研究其反应机理;采用TGA-DSC研究该COPNA树脂的热行为。此外,研究了反应时间对COPNA树脂不同组分的影响。结果表明,煤沥青能够与对苯二甲醛合成COPNA树脂,其反应机理为酸催化下的阳离子型缩聚反应;COPNA树脂不仅具有很好的耐热性和炭收率,而且具有很好的粘结和工艺性能。     

新型中间相炭微球的制备及表征

采用甲醛对煤沥青进行聚合改性,然后经热聚合工艺制备中间相炭微球(MCMB),并对MCMB的结构及性能进行了研究.采用偏光显微镜和XRD对MCMB的结构进行分析,采用SEM对所制备的MCMB形貌进行分析,采用TGA对MCMB的热行为进行分析.结果表明,所制备的MCMB收率达35.1%,其平均粒径约为10μm,MCMB表面聚集了粒径小于0.5μm的小球;粒径较小的MCMB在偏光显微镜下不呈现各向异性;MCMB的平均微晶层间距距d002为0.342 0 nm,平均微晶高度Lc为3.42 nm,平均微晶大小La为2.38 nm;MCMB的5%(质量分数)热分解温度为618℃,整个过程的总失重率为15.12%.     

对甲基苯甲醛改性煤沥青的工艺研究

以对甲基苯甲醛(4-methyl benzaldehyde,简称4-MB)为改性剂,在对甲苯磺酸(PTS)的作用下对煤沥青(coal tar pitch)进行了改性。采用偏光显微镜研究了4-MB改性煤沥青的光学组织;考察了4-MB用量,反应温度和反应时间对改性沥青的软化点、密度、残炭率的影响。结果表明,在同一反应条件下,随4-MB用量的增加,改性沥青的密度、软化点、残炭率先显著提高后稍有降低。随着反应温度的提高及反应时间的延长,改性沥青的密度、软化点、残炭率先明显提高,后增加不大。可通过添加不同的4-MB用量或调节反应温度控制改性沥青的中间相小球的数量和球径的大小,从而改善得到较好的光学组织。     

低温交联法制备炭材料用改性沥青

以二乙烯基苯（DVB）为交联剂，在对甲苯磺酸（PTS）的作用下对中温煤沥青进行改性，制备出性能优良的炭材料用改性沥青，并对改性沥青的性能进行表征。结果表明，未固化沥青的软化点为112℃，残炭率达68.0%，而固化后沥青的残炭率高达74.2%；改性后的沥青中出现很多中间相小球体；与未改性的煤沥青相比，该沥青炭化产物的孔隙尺寸明显变小。     

C/C复合材料用浸渍剂沥青的研究

分别对两种不同组成的沥青及对苯二甲醛改性后的沥青的流变、浸渍性能及最终C/C复合材料的光学结构进行了研究.结果表明:沥青的流变性能越好、喹啉不溶物(QI)含量越低,其浸渍性能越好,并且其光学各向异性组织单元尺寸越大;与未改性沥青比较,改性沥青前两次浸渍-碳化循环的效率较高,其C/C复合材料的致密化效果显著.     

碳材料用基体前驱体-沥青的改性研究

对碳材料用基体前驱体-沥青进行了改性研究,以来源丰富、价格低廉的中温煤沥青为原料,苯甲醛为交联剂,在酸性催化剂的作用下合成缩合多环芳烃树脂(COPNA),采用傅立叶红外光谱分析沥青改性机理,通过SEM对改性沥青的显微结构进行分析,并分析改性对沥青的残碳率、软化点、密度和溶解性的影响.结果表明:煤沥青在酸催化剂作用下能与苯甲醛发生阳离子型缩聚反应合成缩合多环芳烃树脂.经过改性的煤沥青不仅含有大量的纤维状或层片状结构,而且具有较低的软化点、优良的热稳定性和较高的残碳率.     

炭材料用煤沥青流变性能的研究现状

粘度是沥青流变性能的主要标志。综述了炭材料用煤沥青流变性能的研究现状。重点讨论了沥青的表观粘度与温度、剪切速率、分子组成、分子量分布、添加剂等之间的关系。指出了沥青的流变性能受多种因素影响，及其对炭材料的工艺及性能起着非常重要的作用。     

呋喃树脂对煤沥青流变性能的影响

采用旋转黏度计测定了含有不同比例呋喃树脂的煤沥青的表观黏度。考察了呋喃树脂对煤沥青表观黏度、残炭率及软化点的影响。同时，采用扫描电镜(SEM)研究了添加呋喃树脂后煤沥青的表面形貌。结果表明，添加质量分数为3．6％～9．0％的呋喃树脂使煤沥青在达到相同黏度值时温度下降5℃～15℃，而残炭率不下降；由于呋喃树脂使煤沥青分子隔开从而改善了煤沥青的流动性能；另外加入适量的呋喃树脂可降低煤沥青的黏流活化能，有利于煤沥青在较宽温度范围内进行工艺操作。