中間相瀝青及其泡沫炭的制備研究

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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文中間相瀝青及其泡沫炭的制備研究姓名：張偉申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：王成揚(yáng)20061201中文摘要科學(xué)技術(shù)是人類文明進(jìn)步的基本推動(dòng)力，新材料決定著其它新興技術(shù)，是科技發(fā)展的先導(dǎo)也是人類文明大廈的基石。隨著時(shí)代的發(fā)展，各種具有優(yōu)良性能的新材料不斷出現(xiàn)。中間相瀝青基泡沫炭(MPCF)作為一種新型高導(dǎo)熱炭材料，具備獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物化性能，在航空、航天和眾多高新科技領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，從問世起該材料的研究及應(yīng)用就一直倍受矚目。中間相瀝青基泡沫炭的優(yōu)異性能源于理想的泡孔結(jié)構(gòu)，發(fā)泡工藝和前驅(qū)體性質(zhì)是決定孔徑分布、開孔情況的重要因素。實(shí)驗(yàn)以熱縮

2、聚方法制備中間相瀝青，再以自制中間相瀝青為前驅(qū)體采用自揮發(fā)方法制備泡沫炭，經(jīng)焦化、炭化、石墨化獲得最終產(chǎn)品。本文在研究中間相瀝青及其泡沫炭制各工藝基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考察了不同焦化條件(分別焦化4h和lOh)、不同中間相含量前驅(qū)體(中間相含量分別為30％和100％)、不同性質(zhì)體中間相前驅(qū)體(中間相含量100％，軟化點(diǎn)分別為295℃和335。C)對泡沫炭結(jié)構(gòu)及性能的影響。利用SEM、XRD、偏光顯微鏡等測試手段對泡沫炭微觀形貌、孔隙分布等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了表征分析。研究表明，泡沫炭的結(jié)構(gòu)與性能可以通過發(fā)泡壓力、溫度以及焦化時(shí)間等工藝調(diào)整，而前驅(qū)體中間相瀝青的性質(zhì)優(yōu)劣也是決定因素。長時(shí)間焦

3、化條件得到的泡沫炭具有更好的分子取向和更高的石墨化度(86％)；非完全100％中間相含量的前驅(qū)體發(fā)泡制備泡沫炭也是可行的，但發(fā)泡條件不易控制，發(fā)泡效果也不理想：自制的體中間相瀝青在很寬的溫度范圍(430—500。C)均容易獲得孔徑均勻的泡沫炭，相同制備條件下低軟化點(diǎn)前驅(qū)體發(fā)泡效果更好：所得泡沫炭孔徑大而均勻(350-1000pm)，孔壁薄，孔隙率高(83％,-90％)，炭化后分子取向更好，石墨化后石墨化度更高。關(guān)鍵詞：中間相瀝青泡沫炭石墨化SEMABSTRACTScienceandtechnologyiSthebasicunpetusofcivilization．Ngwma

4、terialsdeterminethenewtechnologies．Inthemovement,newmaterialswithgoodpropertiesappearconstantly．Asanewkindofcarbonmaterialswithhighthermalconductivity,mesophasepitchbasedcarbonfoamshavespecialstructures，excellentpropertiesandhavebroadforegroundinaviation。spaceflightandmanyhigh·technologyfi

5、elds．Theresearchandapplicationofthematerialhasbeenafocusofattentionsinceitcameout．111eexcellentpropertiesofthemesophasepitchbasedcarbonfoamsarebecauseoftheirperfectcellstructure．Frothingprocessandpropertiesofprecursorsdecidetheporesizedistributionandthehole—openingstates．Mesophasepitcheswe

6、repreparedbyusingthetraditionalpyrocondensationmethod．ThentheobtainedmesophasepitcheswereusedasprecursorstOpreparecarbonfoamsbyself-volatilizationway．Aftercoking，carbonizingandgraphitizingcarbonfoamsweregained．Onthebaseofresearchingthepreparationprocessesofmesophasepitchesandcarbonfoams，th

7、etextresearchedtheeffectofdifferentcokingconditions(coking4hand10hrespectively)，precursorswithdifferentmesophasecontent(mesophasecontent30％and1OO％respective)andprecursorswithdifferentproperties(mesophasecontent100％，softeningpoint295℃and335℃respective)tothestru