收藏本站
《天津大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中间相沥青基泡沫炭的制备及性能研究

王妹先  
【摘要】: 中间相沥青基泡沫炭是以中间相沥青为原料,经过发泡、固化、炭化、石墨化等制备过程所得到的一种新型炭泡沫材料。它所特有的泡孔结构以及其原料结构性质决定了中间相沥青基泡沫炭作为高尖端工程材料的优越性,中间相沥青基泡沫炭的优越性能源于其理想的泡孔结构。发泡工艺和前驱体性质是决定孔径分布、开孔情况的重要因素。本文以热缩聚方法制备中间相沥青,再以自制中间相沥青和日本三菱中间相沥青为前驱体采用自挥发方法制备泡沫炭,经焦化、炭化、石墨化获得最终产品。本文在研究中间相沥青及其泡沫炭制备工艺的基础上,重点考察了原料前躯体和制备方法对中间相沥青基泡沫炭结构和性能的影响,并对泡沫炭微裂纹的控制进行了讨论,力图建立起制备高性能中间相沥青基泡沫炭的方法体系。 利用不同热缩聚时间在420℃时分别制备了一系列中间相沥青,并以自制的沥青为原料发泡制备了一系列泡沫炭,对中间相沥青基泡沫炭的制备进行了初步研究。研究发现较长时间制备的中间相沥青呈现纤维状结构。以由4小时和5.5小时制备的中间相沥青为原料制备的泡沫炭泡孔结构不均匀,而以6.5小时以上制备中间相沥青为原料制备的泡沫炭孔结构较均匀,结构良好。 利用较长时间热缩聚可以制备高软化点的中间相沥青,本文提出了一种较简单的低压制备中间相沥青基泡沫炭的方法。通过对所制备的泡沫炭物理特点、表面形貌和微晶参数的研究,发现可以在0.5-2MPa的压力范围内制备的泡沫炭体积密度范围为0.514-0.624 g/cm3。SEM照片显示由高软化点沥青制备的泡沫炭,炭化和石墨化后显示较小的热收缩。OM照片显示由高软化点沥青制备的泡沫炭无论在节点还是在韧带处都具有较少的微裂纹。XRD数据显示由较高软化点沥青制备的泡沫炭石墨化后具有较小的石墨层间距和较大的微晶尺寸。本文提出的方法可以显示降低制备泡沫炭的压力并降低制备成本。 利用不同的热缩聚时间制备了两种具有不同中间相含量的沥青,并以此沥青为原料发泡制备泡沫炭,研究发现由100%中间相含量的沥青制备泡沫时可以在较宽的温度范围内成功制备样品。而由非100%中间相含量的沥青制备泡沫炭时,只能在沥青的最大热失重处停留较长时间才可以成功制备泡沫炭。由100%中间相含量的沥青制备的泡沫炭石墨化后具有较好的炭层取向和较大的微晶尺寸。利用具有不同天然石墨含量的中间相沥青成功制备了天然石墨/中间相沥青基泡沫炭复合材料,并对泡沫炭结构和天然石墨的添加量之间的关系进行了研究。研究表明天然石墨的添加可以明显减少泡沫炭的微裂纹,当天然石墨的添加量为30%的时候泡沫炭的比压缩强度从2.0MPa/g.cm3提高到5.84MPa/g.cm3,而且随着天然石墨的添加量的增加石墨微晶的层间距先减小后增大。光学照片显示天然石墨的添加明显减小了泡沫炭光学区域的尺寸。 从固化方式的角度考察了氧化固化和焦化固化方式对泡沫炭结构及性能的影响并以三菱AR中间相沥青为原料对发泡机理进行了初步研究。利用SEM、XRD、偏光显微镜等测试手段对泡沫炭微观形貌、孔隙分布等结构参数进行了表征分析。研究表明长时间焦化固化方式比氧化固化方式制备的泡沫炭具有更好的分子取向和较少的微裂纹,石墨化后具有较小的层间距(0.3376nm和0.3381nm);泡沫炭的泡孔形状受体积密度的影响,当体积密度较小时在平行重力方向是椭圆形而在垂直重力方向是圆形,并且气泡首先在沥青上表面形成。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB332

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李崇俊,马伯信,霍肖旭,郝志彪;硼在碳/碳复合材料中的状态及其催化石墨化作用[J];材料工程;1998年12期
2 王茂章;;有机化合物的液相炭化化学[J];化学通报;1990年12期
3 宋怀河,刘朗,钱树安,张碧江;共炭化在中间相沥青调制中的应用[J];炭素技术;1995年05期
4 安秉学;李同起;王成扬;;发泡条件对中间相沥青基泡沫炭形成的影响[J];炭素技术;2005年06期
5 张伟;王成扬;王妹先;张晓林;;石油系中间相沥青基泡沫炭的制备与结构研究[J];炭素技术;2006年05期
6 刘秀军,王成扬,李同起,袁克峰;酚醛树脂对均相成核的中间相炭微球生成的作用[J];炭素技术;2003年01期
7 成会明,刘敏,苏革,侯鹏翔,沈祖洪;泡沫炭概述[J];炭素技术;2000年03期
8 李同起,王成扬,刘秀军,郑嘉明,王慧;鳞片石墨对中间相炭微球织构的影响(英文)[J];新型炭材料;2002年04期
9 李同起,王成扬;碳质中间相形成机理研究[J];新型炭材料;2005年03期
10 李同起,王成扬,郑嘉明,王慧;非均相成核中间相炭微球的形成过程及其结构演变[J];新型炭材料;2004年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪树军,刘庆国;Ni~(2+)离子掺杂聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物结构和性能[J];北京科技大学学报;2000年02期
2 汪树军,刘庆国;酚醛树脂碳化产物作为锂离子电池碳电极材料(I)──树脂碳化产物的组成和结构参数测试分析[J];北京科技大学学报;2000年06期
3 周光宗,周松柏,邓湘阳;中温沥青炭的催化石墨化[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2004年02期
4 王小宪;李铁虎;魏宏艳;林起浪;冀勇斌;;泡沫炭的制备和性能[J];材料导报;2005年05期
5 李宝华,李开喜,吕永根,凌立成,康飞宇;中间相炭微球的制备及嵌锂性能考察[J];材料科学与工艺;2003年04期
6 曹敏,张书,周建民,王永刚;炭素泡沫材料的制备和应用[J];材料科学与工程学报;2004年04期
7 李宝华,李开喜,吕春祥,凌立成;煤基炭材料的结构及其嵌锂行为[J];电池;2002年02期
8 徐仲榆,尹笃林,谢辉,朱鹏,彭丽华,郑洪河,苏玉长;HTT_(max)对碳微球的结构及电性能的影响[J];电池;2003年01期
9 李宝华,张睿,吕永根,李开喜,凌立成,康飞宇;炭气凝胶及其在锂离子电池中的应用[J];电池工业;2004年02期
10 李宝华,李开喜,吕春祥,吴东,凌立成,徐春明,王仁安;改性石墨用作锂离子蓄电池负极[J];电源技术;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 刘秀军;刘希东;;纳米CaCO_3对均相成核体系炭质中间相的影响[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
2 李宝华;张睿;吕永根;李开喜;凌立成;康飞宇;;炭气凝胶及其在锂离子电池中的应用[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
3 李同起;王成扬;;炭质中间相形成过程研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
4 张永刚;王成扬;时志强;;锂离子二次电池负极炭材料的掺硼改性[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
5 张伟;王成扬;王妹先;张晓林;;石油系中间相沥青基泡沫炭的制备研究[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
6 郭春雨;王成扬;时志强;王艳素;杜嬛;;双电层电容器炭基电极制备及应用研究[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
7 李同起;王俊山;胡子君;王成扬;;均相成核和非均相成核碳质中间相的异同[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
8 王琛;潘延林;李克锋;钱斌;;新一代空间用锂离子电池正极材料LiFePO_4[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
9 贾荣利;王成扬;王玥;;超细中间相炭微球用作Pt电催化剂载体的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑洪河;锂离子二次电池中电解液与正、负电极材料的兼容性[D];湖南大学;2001年
2 郭华军;锂离子电池炭负极材料的制备与性能及应用研究[D];中南大学;2001年
3 杨德林;YBa_2Cu_3O_(7-x)氧扩散特性、应用及掺杂替代的基础研究——分子筛和透氧膜研究[D];郑州大学;2003年
4 王红强;中间相炭微球的制备及其电化学性能的研究[D];中南大学;2003年
5 周向阳;改性天然石墨的嵌/脱锂性能及嵌锂过程动力学的研究[D];中南大学;2002年
6 张群;抑制溶损反应改善焦炭热性质[D];南京工业大学;2003年
7 姚耀春;尖晶石LiMn_2O_4的制备及其电池制作技术与性能研究[D];昆明理工大学;2005年
8 张永刚;锂离子二次电池炭负极材料的改性与修饰[D];天津大学;2004年
9 李同起;碳质中间相结构的形成及其相关材料的应用研究[D];天津大学;2005年
10 徐彦宾;锂离子电池正极材料LiFePO_4的合成和性质研究[D];兰州大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁锦华;短纤维C/C-SiC复合材料的制备及性能研究[D];中南大学;2005年
2 李祯;催化热处理MCMB用作锂离子电池负极材料的研究[D];北京化工大学;2007年
3 李平;中间相沥青基泡沫炭的制备及性能研究[D];大连理工大学;2005年
4 吴凤秋;炭/炭复合材料的力学性能及其断裂机理的研究[D];中南大学;2002年
5 吕丹;NaA分子筛膜的合成及渗透性能研究[D];大连理工大学;2004年
6 艾常春;碳/锡复合物和钴基复合氧化物的制备与贮锂性质研究[D];武汉大学;2004年
7 王兴杰;LiCoO_2和Li_xM_yCoO_2电极材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2003年
8 姚七妹;规则结构多孔炭的模板法制备与性能研究[D];大连理工大学;2005年
9 张辉;空气电极用金属氧化物催化材料的研究[D];河北工业大学;2005年
10 陈冬梅;层状Li_x[Mn_(1-y)Co_y]O_2正极材料的制备及电化学性能研究[D];北京化工大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗瑞盈;碳/碳复合材料制备工艺及研究现状[J];兵器材料科学与工程;1998年01期
2 王小宪;李铁虎;魏宏艳;林起浪;冀勇斌;;泡沫炭的制备和性能[J];材料导报;2005年05期
3 杨永岗,贺福,王茂章,张碧江;碳纤维表面处理及其评价[J];材料研究学报;1996年05期
4 赵根祥,金允正,王健;硝酸法PAN基预氧丝在碳化期间分子结构的变化[J];高分子材料科学与工程;1995年01期
5 隋刚,梁吉,朱跃峰,杨小平;碳纳米管/天然橡胶复合材料的结构与性能[J];合成橡胶工业;2005年01期
6 张晓虎,孟宇,张炜;碳纤维增强复合材料技术发展现状及趋势[J];纤维复合材料;2004年01期
7 王松,谢凯,洪晓斌;变压发泡工艺对聚氨酯泡沫泡孔结构控制的研究[J];塑料科技;2001年04期
8 邹林华,黄启忠,邹志强,黄伯云,黄培云,谭明福,曹鹏;C/C复合材料石墨化度的研究[J];炭素;1998年01期
9 吴庆,陈惠芳,潘鼎;炭纤维表面处理综述[J];炭素;2000年03期
10 李贺军,曾燮榕,李克智,张秀莲;我国炭/炭复合材料研究进展[J];炭素;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李同起;碳质中间相结构的形成及其相关材料的应用研究[D];天津大学;2005年
2 于美杰;聚丙烯腈纤维预氧化过程中的热行为与结构演变[D];山东大学;2007年
3 杨永珍;重油残渣定向转化新型碳功能材料的研究[D];太原理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 彭鹏;石墨泡沫的制备及分形研究[D];重庆大学;2006年
2 王玉东;部分过渡金属化合物对催化氧化沥青性能的影响[D];中国石油大学;2007年
3 胡晓凯;无粘结剂C-SiC-B_4C碳/陶复合材料的制备及自愈合抗氧化性能研究[D];湖南大学;2003年
4 范慧;沥青催化聚合及微孔炭制备研究[D];南京工业大学;2004年
5 李平;中间相沥青基泡沫炭的制备及性能研究[D];大连理工大学;2005年
6 綦瑞萍;改性球形石墨用于锂离子电池负极材料的研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
7 宋海申;超级电容器用活性炭电极材料制备及性能研究[D];中南大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康慨,戴受惠,万玉华;锂离子电池碳阳极材料的电化学嵌锂行为:嵌入过程、表面层的形成及锂的扩散[J];材料导报;2000年08期
2 张永刚,王成扬,闫裴;沥青基球形活性炭的制备及其应用进展[J];材料导报;2002年02期
3 邱海鹏,郭全贵,宋永忠,翟更太,刘朗;原料配比对石墨材料热传导性能的影响[J];材料科学与工艺;2002年03期
4 王继刚,郭全贵,刘朗,宋进仁;白炭黑、B_4C改性酚醛树脂热解过程的红外分析[J];材料科学与工程;2000年03期
5 邱海鹏,宋永忠,郭全贵,翟更太,刘朗;高导热炭纤维及其炭基复合材料[J];功能材料;2002年05期
6 王茂章;;有机化合物的液相炭化化学[J];化学通报;1990年12期
7 李同起,王成扬,刘秀军,郑嘉明,王慧;中间相炭微球之碳层结构随温度演变的扫描电子显微镜分析[J];科学通报;2004年07期
8 乔志军,李家俊,赵乃勤,师春生;沥青基活性炭纤维复合活化工艺的研究[J];离子交换与吸附;2002年01期
9 钱树安,宋孝真,范仁礼,李春锋;针状焦的微结构特征——关于针焦品质评价的新观点[J];燃料化学学报;1981年02期
10 钱树安,李春锋,周国英;炭化原料的组成结构和中间相组织形态之间的关系[J];燃料化学学报;1984年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李平;中间相沥青基泡沫炭的制备及性能研究[D];大连理工大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邱介山,李平,刘贵山,周颖;由中间相沥青制备泡沫炭:Fe(NO_3)_3的影响[J];新型炭材料;2005年03期
2 李同起,王成扬;中间相沥青基泡沫炭的制备与结构表征[J];无机材料学报;2005年06期
3 王鹏;吕永根;辛诚;杨常玲;舒练兵;潘鼎;;超临界流体制备中间相沥青泡沫炭[J];炭素技术;2008年03期
4 杨小军;查庆芳;郭燕生;李士斌;;中间相沥青的热分解行为对其发泡的影响[J];炭素技术;2009年04期
5 王小军;詹亮;杨俊和;张睿;梁晓怿;凌立成;;中间相沥青原料对泡沫炭结构及性能的影响[J];华东理工大学学报(自然科学版);2008年03期
6 李娟;王灿;张翠翠;詹亮;乔文明;梁晓怿;凌立成;;中间相沥青的预氧化对石墨化泡沫炭微裂纹的影响[J];新型炭材料;2010年04期
7 王玉宝;预中间相沥青的研究[J];应用化学;1987年03期
8 王成扬,李明伟,郑嘉明,稻垣道夫;中间相沥青熔融纺制异形纤维的研究(英文)[J];新型炭材料;2003年01期
9 宋怀河,刘朗,张碧江;均四甲苯合成中间相沥青的研究[J];石油学报(石油加工);1996年02期
10 水恒福,冯映桐,高晋生;中间相沥青用作镁炭砖粘结剂的可行性研究[J];华东理工大学学报;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张伟;王成扬;王妹先;张晓林;;石油系中间相沥青基泡沫炭的制备研究[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
2 肖南;凌铮;王六平;周颖;邱介山;;有序中孔炭/泡沫炭整体结构复合材料的制备及性能研究[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
3 左向春;迟伟东;沈曾民;;AR中间相沥青纺丝及氧化性能的研究[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
4 李同起;王俊山;胡子君;王成扬;;均相成核和非均相成核碳质中间相的异同[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
5 宋永忠;翟更太;史景利;郭全贵;刘朗;;中间相沥青制备高密高强炭石墨材料[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
6 张晓林;王成扬;马铁;;中间相沥青基锂离子电池负极材料的制备及性能[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
7 刘安华;姚艳波;夏文丽;;利用液晶相分离调控高性能沥青基碳纤维结构与性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 沈曾民;迟伟东;张学军;田艳红;;高模碳纤维的现状及发展[A];中国复合材料学会增强体专业委员会学术年会论文集[C];2009年
9 高晶;许正辉;王俊山;杨晓光;赵高文;;C/C复合材料的低成本快速制造工艺进展[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
10 申克;黄正宏;杨俊和;沈万慈;康飞宇;;以中间相沥青微球制备各向同性石墨及其物理性质[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李万千;纤维改性中间相沥青基泡沫炭的制备及其结构和性能研究[D];中南大学;2011年
2 鲍英;中间相沥青基泡沫炭的可控制备及若干应用探索[D];华东理工大学;2012年
3 王锐;网状木质基泡沫炭的制备与表征[D];东北林业大学;2011年
4 王妹先;中间相沥青基泡沫炭的制备及性能研究[D];天津大学;2008年
5 王新营;高性能碳泡沫的制备与研究[D];东华大学;2007年
6 肖南;纳米碳材料/泡沫炭复合材料制备及应用研究[D];大连理工大学;2011年
7 程相林;废聚苯乙烯在中间相沥青形成中的改性效应[D];中国石油大学;2009年
8 袁观明;高导热炭材料的制备研究[D];武汉科技大学;2012年
9 杨常玲;超级电容器炭基电极材料制备及其电容性能研究[D];太原理工大学;2010年
10 张新铭;石墨泡沫制备及导热性能研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张翠翠;泡沫炭的结构控制及其应用探索[D];华东理工大学;2011年
2 辛诚;超临界流体制备中间相沥青基泡沫炭及导热性研究[D];东华大学;2009年
3 王春晓;泡沫炭的石墨烯改性及大尺寸结构控制[D];华东理工大学;2013年
4 安光;中间相沥青的调制及其高比表面积活性炭的制备[D];大连理工大学;2012年
5 崔院丽;竹焦油基泡沫炭的制备及性能研究[D];北京化工大学;2012年
6 张伟;中间相沥青及其泡沫炭的制备研究[D];天津大学;2007年
7 花双平;煤沥青基中间相沥青的制备与性能研究[D];北京化工大学;2010年
8 刘希芳;不同重质渣油中间相沥青的制备[D];中国石油大学;2011年
9 马志成;重油的精制及其中间相的稳定性研究[D];湖南大学;2012年
10 刘早猛;中间相沥青纤维纺丝工艺的研究[D];湖南大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026