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加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

王永刚 , 闵振华 , 曹敏 , 许德平

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(08)60055-4

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.

关键词: 炭泡沫 , 恒温条件 , 孔结构 , 性能

采用微扰法测试碳泡沫的电磁参数

方志刚 , 李处森 , 孙家言 , 张劲松

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.01.021

利用网络分析仪连接矩形谐振腔组成材料电磁参数微扰法测试系统.由谐振腔微扰理论出发,得到以托管装载小样品测试时复介电常数和复磁导率的计算公式.对碳泡沫进行电磁参数测试.结果表明,随着碳泡沫电导率的增加,其介电常数缓慢增加,电损耗先增加后减小,而磁损耗不断增加.碳泡沫具有介电常数小、电损耗大、随电导率增加而增加的非本征磁损耗,这种独特的电磁损耗特征使得碳泡沫有用作宽频带高温结构吸波材料的可能性.

关键词: 吸波材料 , 碳泡沫 , 电磁参数 , 微扰法

石油油浆常压研制泡沫炭

杨小军 , 查庆芳 , 李宏男 , 李学军 , 程相林

新型炭材料

以重油催化裂化(FCC)油浆富芳油为原料,经过热解制备中间相沥青,在常压下制备出孔径为150um～400um的沥青基泡沫,然后在马弗炉中炭化制得泡沫炭.定性考察了沥青分子量分布对沥青泡沫形成的影响,以及其沥青泡沫在空气中,在800℃～1400℃炭化温度范围炭化得到泡沫炭产品的光学微观形态、微晶及密度等的变化情况.发现:热解过程中,沥青分子量分布越宽,最终制得的中间相沥青发泡越不利;沥青泡沫在空气中炭化过程中,随炭化温度升高泡沫形态逐渐变形变大,原来的闭孔结构逐渐被打开,同时产生一些新的小孔.在炭化温度800℃以前,先经历一个微品、闭孔被破坏的过程,其微晶尺寸由2.3 nm减小到1.5 nm,微晶品格层间距由0.3459 nm增加到0.3477nm;800℃后,经历一个微晶生长过程,微晶尺寸由1.5 nm增加到4.2nm,微晶品格层间距由0.3477 nm减小到0.3454nm;在整个炭化过程中,泡沫产品的密度一直呈减小趋势,从原有的0.52g/cm3减小到0.16g/cm3.

关键词: 催化裂化 , 油浆 , 泡沫炭 , 炭化 , 形态

前驱体对炭泡沫孔结构的影响

闵振华 , 曹敏 , 张书 , 王秀丹 , 王永刚

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.01.014

分别以煤沥青、石油中间相沥青和AR沥青为前驱体制备炭泡沫材料.采用GPC测定前驱体分子量,SEM观察所制炭泡沫的孔结构,光学显微镜测量所制炭泡沫的孔径及其分布.结果发现,由于煤焦油沥青不含中间相,且QI含量较高,导致在实验条件下不能直接制备出合格的炭泡沫.以石油中间相沥青和AR沥青为原料均能制备出具有分布均匀开孔结构,且微观各向异性的炭泡沫.由AR沥青制备的炭泡沫呈现平均孔径较小(212 μm)、孔壁较薄、孔径分布较窄(180 μm～300 μm)、开孔率较高、以及韧带排列较规整等特点,表明低QI含量、低分子量且分布较窄的前驱体有利于发泡.

关键词: 前驱体 , 炭泡沫 , SEM , 孔结构

用于空气中水蒸气吸-脱附的微孔泡沫炭制备研究

新型炭材料

以蜜胺泡沫体为模板,采用氟化聚酰业胺制备了微孔泡沫炭.测定了其对环境中水气的吸附/脱附行为,发现:泡沫炭在空气中400℃活化1 h,可以提高其对水气的吸附能力.与活化前相比,对水气的吸附量几乎高达3倍,尽管其微孔容积仅增大了1.5倍.对环境水气中的可逆吸附率与微孔容积成线性关系,微孔容积为0.75mL/g的泡沫炭,其水气吸附率约为质最分数40%.

关键词: 泡沫炭 , 聚酰亚胺 , 模板 , 水蒸气 , 吸/脱附

制备条件对炭泡沫结构的影响

曹敏 , 张书 , 王永刚

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.02.007

利用沥青在热解过程中产生挥发性气体自发泡和高压渗氮的原理,以石油中间相沥青为原料,采用高压反应釜制备炭泡沫材料.用SEM和偏光显微镜观察了材料的孔结构,分析了制备条件对炭泡沫结构的影响.结果表明,温度和压力是影响炭泡沫材料结构的重要因素,在实验条件范围内,较高的反应温度和压力有利于制备出较高性能的炭泡沫,其气孔率较高,韧带炭层排布规则.

关键词: 中间相 , 炭泡沫 , 制备 , 结构

泡沫炭的成核机理及其复合增强机制

霍云霞 , 何自国 , 詹亮 , 刘想 , 王艳莉

新型炭材料

以中间相炭微球( MCMB)、聚丙烯腈基炭纤维( PAN-CF)和纳米氧化锆( ZrO2)为增强体,采用自发泡法制备出泡沫炭复合材料,并研究不同增强材料对中间相沥青基泡沫炭的发泡行为和压缩强度的影响。结果表明,中间相沥青在发泡过程中遵循热点成核机制；较PAN-CF、MCMB而言,ZrO2纳米颗粒(~100 nm)对泡沫炭具有更佳的增强效果。当在中间相沥青原料中添加30%的纳米ZrO2后,泡沫炭的压缩强度可由7.57 MPa提高到31.4 MPa。

关键词: 泡沫炭 , 复合增强 , 中间相炭微球 , 纳米氧化锆 , 炭纤维

木质素酚醛树脂基泡沫炭的制备及其油水分离性能

曲江英 , 韩庆 , 高峰 , 邱介山

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(17)60109-4

采用绿色处理过程从草本植物中提取14 wt%木质素,以该木质素取代25%苯酚制备酚醛树脂,并以木质素酚醛树脂为碳源、聚氨酯泡沫为模板制备泡沫炭,并研究其油水分离性能.结果表明,所得泡沫炭具有开放大孔、低密度、疏水亲油的性能,并对有机溶剂和油品展现出良好的吸附性能,其饱和吸附量可达其自身重量的12~41倍.泡沫炭吸附有机溶剂后可通过直接燃烧进行脱附,循环使用10次后,泡沫炭对植物油仍可保留83%的饱和吸附量.

关键词: 泡沫炭 , 木质素 , 生物质 , 酚醛树脂 , 油水分离

以芳基乙炔为前驱体制备高强度炭泡沫

张淑平 , 刘明贤 , 甘礼华 , 吴方锐 , 徐子颉 , 郝志显 , 陈龙武

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60012-3

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25.8 Mpa,强度/密度比为43.0 Mpa/(g · cm~(-3)).

关键词: 炭泡沫 , 高耐压强度 , 芳基乙炔

以天然沥青岩为原料制备高压缩强度的泡沫炭

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(13)60071-2

以安纳托利亚东南部的天然沥青岩为原料制备泡沫炭.所制泡沫炭的平均孔径和密度分别为150 μm和800 kg/m3.主要研究了压力、温度、泄压时间及在最高温度时的停留时间对泡沫形成的影响,同时还评价了炭化过程对泡沫结构的影响.主要研究了压力、温度、泄压时间及在最高温度时的停留时间对泡沫炭进行了表征,并进行了密度及抗压强度分析.结果表明,1 323 K炭化后,泡沫炭压缩强度由10 MPa增加到18.7MPa.沥青的灰分含量(41.76％)对泡沫炭的密度和压缩强度起重要作用.

关键词: 泡沫炭 , 沥青岩 , 压缩强度