试析中间相沥青基泡沫炭的制备及其性能的研究

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1、日1lU_bdb3翻⑧天摩大薯目近代第所大学硕士学位论文一。■K-●■■0●爿

2、：■■l■●●¨a■■_学科专业：化章工#作者姓名：安秉学指导教师：王威扬教授天津大学研究生院2005年12月中文摘要中间相沥青基泡沫炭是以中间相沥青为原科，经过发泡、氧化(交联)、炭化、石墨化等制备过程所得到的一种新型的炭泡沫材料。它所具有的特有的泡孔结构以及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能。中间相沥青基泡沫炭的孔隙结构分布是决定材料性能的重要参数，而通过改变发泡条件以及氧化、炭化、石墨化等后处理条件能直接影响和改变材料的孔隙结构分布和材料分子取向乃至最终泡

3、沫炭的材料性能。为此，本论文在讨论原料中间相沥青的TGA、DTG数据的基础上系统研究了不同发泡温度、发泡时间、发泡压力以及不同炭化温度、炭化时间等后处理条件对中间相沥青基泡沫炭孔隙结构分布的影响。得知，中间相沥青基泡沫炭的孔隙率主要受发泡压力的影响，利用不同的发泡压力可得到不同目的孔隙率的中间相沥青基泡沫炭产物。氧化过程基本上不改变材料的孔隙率，而经过炭化过程其孔隙率有着明显的增加。利用SEM和OM(偏振光显微镜)等测试技术观察了中间相沥青基泡沫炭的孔隙结构分布以及氧化、炭化等后处理过程对材料分子取向的影响情况；中间相沥青基泡沫炭的孑L壁由平直孔壁和‘叩’形孔壁结构组成

4、，前者内部分子取向优于后者，且平直孔壁两侧的分子取向优于其内部分子。利用红外光谱测试技术研究了不同氧化时间下的中间相沥青基泡沫炭生料的分子交联结构形成情况。利用XRD测试技术分析了中间相沥青基泡沫炭的微观结构，从微观的角度阐明了不同炭化温度、炭化时间以及石墨化条件下得到的中间相沥青基泡沫炭的微观结构差异；实验发现高孔隙率的泡沫炭具有更好的内部分子取向，但其微晶尺寸较小。测试了中间相沥青基泡沫炭的电导率、机械强度等材料性能，其压缩强度为金属泡沫铝的3倍以上，中间相沥青基泡沫炭基本具备了作为泡沫材科的优异性能。关键词：泡沫炭，中间相沥青，发泡，孔隙率，机械强度ABSTRAC

5、TMesophasepitchwasfrothed,oxidized(crosslinked)，carbonizedandgraphitizedresultinginanovelcarbonfoammaterial-mesophasepitch-derivedcarbonfoam．Itisallexcellentengineeringmaterialduetoitsuniqueporousstructureandcarbonmaterialproperty．Porous翻玎lctIlreofmesophasepitch-derivedcarbonfoamplaysani

6、mportantroleinitsperformances．Andfrothing，oxidizing，carbonizingandgraphitizingconditionswilldirectlyaffectmoleculartropismandporousstructure．Sotheeffectoffrothingtemperature，pressure，timeandcarbonizingtemperature，timeonporousstructurewasvaluedaccordingtotheTOA,DTGdamofmesopha船pitch．Andac

7、onclusioncouldbemade．-thefrothpressuredominatedtheporouss

8、由肛啦Ⅱ弓ofcarbonfoamandoxidizingtreatmentcouldincreaseporosity．Inthework,theSEMandOManalysismethodswereusedtocharacterizetheporousstructuresandmoleculartropism．TheporewallsofcarbonfoamwerestmghtandYshape．Moretropismswereobservedinstr

9、aightporeanditsborder．MoleculartropismofgreencarbonfoamsoxidizedindifferentconditionswasstudiedbyusingIRspectra．MicrostructuresofcarbonfoamscarbonizedandgraphitizedindifferentconditionswgTeanalyzeAbyusingXRDtechnology．Electronicconductivityandmechanicalintensityofcarbonfo