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类玻璃炭孔隙结构的TEM考察

柯泽豪 , 胡宪霖 , 丁志明 , 张营煌

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.04.014

主要探讨酚醛树脂为前驱物的类玻璃炭,在炭化及石墨化至2 400 ℃过程中,利用透射电子显微镜观察其微结构的变化.发现一些明显的微晶碳层平面完好地堆栈在孔洞周围,这些碳层结晶尺寸在20 nm～200 nm之间.同时,这些碳层平面排列十分整齐并延伸至孔洞的表面,这些排列完好的碳层平面主要是因在小分子物气化过程中所产生.这个气化反应会生成像石墨化应力的效果,导致在孔洞内部及边缘形成高结晶碳层平面.

关键词: 电子显微镜 , 孔隙率 , 微结构 , 类玻璃碳 , 炭化

沥青球的HNO_3氧化和炭化行为

刘小军 , 梁晓怿 , 刘朝军 , 张睿 , 詹亮 , 乔文明 , 凌立成

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60013-5

在室温条件下,以不同浓度的HNO_3溶液(质量分数分别为10,20,30 and 40%)为氧化介质处理沥青球,而后直接进行高温炭化处理,利用FT-IR、XPS、SEM和元素分析表征HNO_3氧化沥青球及其炭化样的化学结构和表面形貌.结果表明:用30% HNO_3氧化12 h的沥青球在900 ℃高温炭化后能够保持良好的球形度和表面形貌;HNO_3处理引入的-NO_2官能团在400 ℃前转化为胺基,促进了沥青分子的交联,保证了沥青球炭化过程的顺利进行;当炭化温度为900 ℃时,胺基进一步发生了环化和芳构化反应,氮原子以吡啶氮和季氮形式存在.

关键词: 沥青 , 氧化 , 炭化 , FT-IR , HNO_3

三种改性煤沥青的性能及其炭化行为对比

张文娟 , 李铁虎 , 卢萌 , 侯翠岭

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(13)60073-6

实验制备了三种改性煤沥青,分别是:用苯丙烯醛(CMA)改性的沥青,用对甲苯磺酸(PTS)改性的沥青,以及用上述这两种物质混合改性的沥青.通过红外光谱及热分析对原料沥青及改性沥青进行了表征.对这四种沥青在不同温度下进行炭化,并对其炭化产物进行红外光谱和偏光表征.结果表明,通过改性,煤沥青的性能和炭化行为发生较大变化.在这四种沥青中,用CMA和PTS混合物改性的沥青,炭化产率高于仅用其中一种物质改性的沥青的炭化产率.另外,100 g煤沥青用7 gPTS和10 mL CMA的混合物改性的产物在800℃的炭化产率比原料沥青增加5.08％.并且在相同条件下,与其他三种沥青相比,其能够得到更多的中间相碳微球.红外光谱结果表明,在改性沥青热解过程中,CMA在300℃以下挥发,并且甲基和亚甲基随着温度的升高逐渐消失.

关键词: 煤沥青 , 苯丙烯醛 , 对甲苯磺酸 , 炭化

由柏木制备纳米孔结构炭材料Ⅰ.制备与孔结构

新型炭材料

柏木条经过热蒸气处理,成功地制备了纳米孔炭,无需另行活化,比表面积就可达1000m2/g以上.如果在800 ℃～870 ℃炭化,柏木炭外表面积可达400m2/g以上,与同样温度在氩气中炭化得到的柏木炭相比,后者微孔面积仅为30m2/g～40m2/g.在900℃以上炭化得到的柏木炭,微孔表面积高达800m2/g以上,外表面积约为150m2/g.柏木炭的孔结构可以通过调节过热蒸气的温度得到控制.

关键词: 柏木炭 , 微孔 , 中孔 , 炭化 , 过热蒸气

热固性树脂炭化过程中的耦合控制方程建立

苏小虎 , 梁伟

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.003

树脂炭化是一个复杂的物理化学变化过程,包括传热传质、应力应变、热分解等耦合过程.基于物理守恒原理,理论推导出了瞬态的热-流-固耦合方程组,包括树脂变形方程、热解气体渗流方程和能量守恒方程,分析了各物理场之间的相互耦合作用,并对后续研究提出建议.

关键词: 碳/碳复合材料 , 树脂 , 炭化 , 多场耦合 , 控制方程

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

炭化温度对CO2活化PAN基活性炭纤维微结构的影响

徐斌 , 吴锋 , 曹高萍 , 杨裕生

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.01.003

将PAN预氧化纤维在400℃～900℃炭化,经CO2活化得到一系列活性炭纤维,表征了其比表面、孔容和孔径分布等微结构参数,研究了炭化温度对CO2活化PAN基活性炭纤维微结构的影响.结果表明,炭化温度对活性炭纤维的比表面和孔结构有显著影响,适中的炭化温度(600℃)有利于得到高比表面积、大的孔容和孔径.

关键词: 活性炭纤维 , 炭化 , 温度 , 微结构

棉纤维在亚临界水液中炭化形成炭微球

史晟 , 戴晋明 , 侯文生 , 张永芳 , 王淑花 , 陈旭红

新型炭材料

为了寻找一种废旧棉纤维的高效再利用方法,从棉纤维的化学结构着手,结合亚临界水的特殊性质,采用水热法使棉纤维炭化生成附加值较高的炭微球。探讨棉纤维在亚临界水中炭化成球的最优条件,并分析棉纤维炭化的反应过程及水热产物的表面物理结构和微观化学组成。结果表明,棉纤维在280℃,10 h,20 g/L条件下,炭微球的形貌最佳,含碳量达到74.99%,粒径为0.8~3μm。水热产物主要以无定形碳结构形式存在,且含有大量的芳香环结构和脂肪族基团,具有较强的亲水性,表面C/O质量比高于水热产物平均C/O质量比。棉纤维的炭化主要是经水解,裂解,聚合、凝结、芳香化、胶体作用而形成。

关键词: 废旧棉纤维 , 亚临界水液 , 回收利用 , 炭化 , 炭微球

PAN纤维炭化过程致密化机理研究

马全胜 , 高爱君 , 童元建 , 张佐光

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(16)60031-8

研究了PAN纤维在不同炭化温度下(900~1400℃)的致密性变化规律及机理。研究表明,随炭化温度升高,纤维密度出现增大-减小-增大-减小的变化规律,在炭化温谱[900,T]与[T,0]下密度具有相同的变化规律,但出现极值的温度不同,而两种温谱下密度随元素含量的变化则完全一致。在炭化温谱[900,T]下,1050℃之前以缩聚反应为主,小分子气体快速逸出,密度快速增大；纤维在1050℃左右出现最大失重速率,石墨微晶片层增长速度变缓,氮气释放量最大；1050℃之后以裂解反应为主,元素大量裂解逸出使纤维密度迅速下降；1250℃之后纤维中只有氮气逸出,石墨化转变与氮元素快速逸出的竞争反应使得密度先增后降,在1350℃出现极大值。

关键词: 炭纤维 , 致密化 , 炭化 , 缩聚 , 裂解

PICA-X的制备及其炭化前后性能研究

贾献峰 , 王际童 , 龙东辉 , 乔文明 , 凌立成

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.06.009

采用不同浓度热塑性酚醛树脂溶液浸渍莫来石纤维毡,经过溶胶-凝胶反应和常压干燥后,制备出酚醛浸渍陶瓷烧蚀体(PICA-X,0.45 ～0.50 g/cm3),后研究了其炭化前后微观形貌、力学、隔热及抗氧化性能.结果表明:PICA-X具有莫来石纤维增强酚醛气凝胶复合结构,其弯曲强度为26.7～34.0 MPa,热导率为36～40 mW/(m·K).经过1 000℃炭化后,C-PICA-X的弯曲强度为13.9～ 14.5 MPa,热导率为41～45 mW/(m·K);PICA-X炭化前后均表现出较好的抗氧化性能.

关键词: PICA-X , 炭化 , 力学性能 , 隔热性能