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沥青基泡沫炭的应用及特点

时间:2023-06-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:中间相沥青熔融后具有明显的层状结构,易于石墨化。特别是作为前驱体制备各种高级炭材料,如制备中间相沥青基炭纤维、中间相沥青基炭微球、中间相沥青基炭/炭复合材料及中间相沥青基泡沫炭等。图5-12中间相沥青基泡沫炭的制备工艺目前世界各国泡沫炭的研究大多集中在以中间相沥青为原料这个领域。

沥青基泡沫炭的应用及特点

泡沫炭是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔材料。除具有炭材料的常规性能外,泡沫炭还具有密度小、强度高、抗热震、易加工等特性和良好的导电、导热、吸波等物理化学性能,通过与金属或非金属复合,可以获得高性能的结构材料。这些优异的性能使泡沫炭在航空、航天电子化工领域具有很好的发展前景。例如,泡沫炭可用于卫星航天飞行器的防太阳辐射热转移系统,用于火箭发射台面的抗冲击和降低噪音材料,用于化工厂的大型热交换器,也可用于电子产品的散热器件,还可用于催化剂载体、过滤材料和生物材料等。

目前泡沫炭的制备原料(或前驱体)以有机聚合物和中间相沥青(或沥青)为主,发泡方法有模板法、自挥发发泡法及超临界流体发泡法等,其中以中间相沥青(或沥青)为原料或前驱体来制备泡沫炭的报道较多。

19世纪60年代,Brooks和Taylor首次发现了中间相沥青,中间相沥青是由重质芳烃类物质在热处理过程中生成的一种由圆盘状或者棒状分子构成的向列型的液晶物质,其原料可以是煤焦油沥青、石油沥青和纯芳烃类物质以及它们的共混体。中间相沥青具有较大的碳氢比(C/H),软化点大多数在285~350℃。在软化点温度之上时一般具有较低的熔体黏度,而且能在较长时间内保持稳定不分解。中间相沥青熔融后具有明显的层状结构,易于石墨化。

由于中间相沥青具有原料丰富、价格低廉、产炭率高、氧化活性高以及与其他高聚物的可混性等诸多优点,使其应用领域在不断地扩大。特别是作为前驱体制备各种高级炭材料,如制备中间相沥青基炭纤维、中间相沥青基炭微球、中间相沥青基炭/炭复合材料及中间相沥青基泡沫炭等。以煤沥青为原料制泡沫炭的工艺如图5-12所示。(www.xing528.com)

图5-12 中间相沥青基泡沫炭的制备工艺

目前世界各国泡沫炭的研究大多集中在以中间相沥青为原料这个领域。美国橡树岭试验室在这方面进行了大量的较为系统的研究,我国在此领域的研究开展相对较晚,北京化工大学大连理工大学天津大学等的研究小组做了大量的工作,并已取得了良好的进展

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