各向同性沥青改性的中间相沥青纤维预氧化研究

以各向同性沥青改性的中间相沥青为原料,经熔融纺丝、氧化及碳化处理得到沥青基碳纤维,重点研究了原丝的氧化行为.偏光显微镜研究表明,混合沥青为两相不相容共混物,中间相沥青为连续相,各向同性沥青为分散相.氧化过程中,沥青的脂肪氢和芳氢被脱除,主要生成羰基,醚键.随着氧化时间的延长,纤维中含氧量逐渐提高.当氧化时间较短时,纤维氧化不足,碳纤维芯部出现孔洞,微观组织呈现大片层结构.随着氧化程度逐渐提高,截面孔洞逐渐减小并最终消失,同时,碳纤维的强度显著提高;但是当原丝过度氧化时,碳纤维强度反而下降.     

中间相石油沥青纤维的不熔化处理

以空气作为氧化气氛，考察了氧化温度，氧化停留时间，中间相含量对中间相沥青纤维不熔化处理的影响，并对不熔化沥青纤维进行炭化，测定了所得炭纤维的收率及抗拉强度，实验结果表明：在相同的氧化温度下，中间相含量越高的中间相沥青纤维进行不熔化处理所需的时间越短。     

炭化压力对中间相沥青焦微观结构的影响

借助偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜对中间相沥青焦的微观结构进行了研究。结果表明:中间相沥青在常压下炭化后,其偏光组织结构以小域组织为主,高压下炭化后以流线型组织为主。在SEM和低倍TEM下,中间相沥青焦为层片状结构,随炭化压力的增加,焦炭中的孔隙由大小不均的大孔变为孔径较均一的小孔。在HRTEM下,中间相沥青焦的微晶很大,内部的晶格条纹排列很规整,是一种长程有序的晶体结构。     

中间相沥青基泡沫炭发泡过程及其动力学研究

以AR中间相沥青为原料,结合TG、黏度分析、MS及IR等表征方法研究了中间相沥青基泡沫炭的发泡过程及其动力学特征.结果表明:中间相沥青在发泡过程中主要发生脂肪碳链的热解反应并释放出H2、CH4、H2O和CO等气体,导致熔融沥青中的分子组成产生变化,进而引起其黏度变化.在此基础上采用TG分析模拟不同升温速率及发泡温度下中间相沥青的失重过程,并通过拟合中间相沥青恒温阶段的TG曲线,发现中间相沥青的恒温失重率Δw与发泡时间tb成较好的线性关系,结合Arrhenius方程计算得到不同升温速率下恒温发泡过程的动力学参数.此研究工作对于中间相沥青基泡沫炭的可控制备具有较好的理论指导作用.     

预氧化时间对中间相沥青及其泡沫炭的影响

对AR中间相沥青进行300℃预氧化处理,获得氧化沥青,以AR中间相沥青和氧化沥青为原料制备泡沫炭,采用氮/氧、碳/硫分析仪和热分析仪分析原料的元素含量和热分解过程,采用扫描电子显微镜观察泡沫炭的微观形貌,研究了300℃预氧化处理对AR中间相沥青元素和热重的影响机制.结果表明,AR中间相沥青经300℃预氧化2 h,4 h和6h后,沥青中氧元素含量由原来的0.85%增加到6.60%,10.47%和11.31%.AR中间相沥青经预氧化后获得了孔径较小的泡沫炭材料.当预氧化时间为6 h时,炭化和石墨化泡沫炭的压缩强度分别为12.07 MPa和9.06 MPa.     

中间相沥青基高导热碳板的制备

本文以中间相沥青为原料,采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,对所获得的中间相沥青纤维进行适度的预氧化处理后通过热压成型工艺进行自烧结成型,并对其分别研究了硼(B),钛(Ti),钛-硼(Ti-B)三种体系的催化石墨化,借助红外分析,扫描电镜,能谱分析,导热率测量等手段研究了催化石墨化效果.研究结果表明,260℃预氧化处理的中间相沥青纤维经热压成型可制备出高导热率的碳板,使用Ti-B催化体系催化效果明显,在此体系下制备的材料导热率高达996.45 W/M·K.     

FCC油浆热转化制备中间相沥青的研究

研究了催化裂化(FCC)油浆在热转化过程中生成高含量中间相沥青的规律。采用程序升温、多管井式坩埚炉进行热转化反应,通过族组成分析、光学显微镜、核磁共振、以及元素分析研究了FCC油浆热转化过程中中间相沥青的形成规律。实验结果表明:中间相沥青形成经历了3个阶段,即微晶形成、微晶生长及中间相小球融并,前2个阶段是缓慢过程,后1个阶段是快速过程。随着温度的升高,不溶物的浓度呈现出不断升高的趋势。     

中间相沥青原料对泡沫炭结构及性能的影响

考察了萘系和煤系中间相沥青原料对发泡工艺及石墨化泡沫炭结构及性能的影响.由于萘系中间相沥青比煤系中间相沥青的平均相对分子量低且分布宽,两者的最佳发泡条件分别为600℃/5 MPa、600℃/1.5 MPa.流线型域状结构及圆盘状分子结构的煤系中间相沥青易于得到高热导率、高压缩强度的泡沫炭,所制煤系中间相沥青泡沫炭的热导率和压缩强度分别为33.4 W/(m·K)、1.28 MPa.     

两种石油加工残油对制备可纺丝中间相沥青的影响

用常压液相炭化法制备中间相沥青，并用熔融法检验中间相沥青的可纺性，研究了汽油裂解残油和催化裂化重柴油参混比的不同对中间相沥青的制备速率，产率，中间相含量，显微结构以及可纺性的影响，指出最佳配比。     

热处理对中间相沥青-碳纤维 黏结界面相容性的影响

中间相沥青在碳化过程中轻组分不断逸出而发生剧烈膨胀,对以其为黏结剂或基体的碳纤维增强复合材料的界面结合性能有显著影响.利用TG、XRD和SEM等考察了预氧化条件对碳纤维的热稳定性、碳收率、晶体结构和纤维在乙醇水溶液中分散性的影响规律.从多个预氧化条件中甄选出以270℃保温150 min处理的氧化纤维进行碳化条件影响规律的考察.利用光学显微镜观察发现700～900℃碳化的碳纤维直径变化最显著.利用FTIR和SEM考察不同碳化温度碳纤维与中间相沥青黏结剂制备的碳黏碳纤维网络体的界面相容性.结果表明,500℃碳化的碳纤维与碳质黏结剂的结合紧密,结点平滑无裂纹,具有优异的界面相容性.500℃碳化的碳纤维与中间相沥青黏结剂在后续碳化处理中共同经历碳结构的主要形成阶段,可改善黏结界面,为提高材料性能提供有效途径.     

粘结剂炭的结构与抗氧化性

研究了中间相沥青和酚醛树脂粘结剂及其热解炭的抗氧化性，通过X－ray衍射，扫描电镜，粘结剂残炭率及炭真密度测定，综合评价中间相沥青用作镁炭砖粘结剂的可行性，结果表明，中间相沥青的抗氧化明显优于酚醛树脂，中间相沥青炭结构致密，有取向性，呈石墨化炭结构，而酚醛树脂质炭结构疏松，无取向性，呈难石墨化炭结构，中间相沥青残炭率为65．53％，炭真密度为1．91g/cm^3，酚醛树脂残炭率为49．40％，炭真密度为1．73g/cm^3，可以看出，粘结剂炭的抗氧化性取决于它的显微结构。     

煤焦油沥青改质生产碳材料

介绍了煤焦油沥青的组成,阐述了煤焦油沥青在碳材料生产中的作用,分析了煤焦油沥青改质的必要性,探讨了煤焦油沥青改质的方法。     

Preparation and Morphological Study of Coal-tar-based Carbon Foam

A novel process for fabricating coal-tar pitch derived carbon foam was introduced. The coal-tar based mesophase pitch was characterized by Infrared Spectrum and Wide Angle X-ray Diffraction. Scanning Electron Microscope was used for the morphological study of carbon foam. The results showed that the pitch foam with pores of 300 -500 μm and low density of 0.2-0.5 g/cm^-3 could be successfully fabricated and further carbonized and graphtized to obtain a novel carbon foam     

用于制造碳纤维的石油沥青纺丝工艺的研究

本文研究了用于制造碳纤维的石油沥青的纺丝工艺,包括纺丝温度,压力,速度及沥青的结构和性质对纺丝性能的影响。探讨了纺丝熔体的流变学特性。找出了用控制熔体粘度在10Pa·s泊左右来选择纺丝最佳温度的方法,及用增加纺丝压力来提高可纺性的可能性。     

碳纤维表面氧化还原研究

利用空气氧化碳纤维,研究硼氢化钠和四 锂对氧化碳纤维的还原作用,借助傅立叶红外光谱、Ｘ光光电子能谱,研究碳纤维表面氧化,还原后官能团的变化。结果表明,氧化可使ＣＦ表面的≡Ｃ－Ｈ部分转化含氧基因,而ＮａＢＨ４的还原可使ＣＦ表面官能团＝Ｃ＝Ｏ部分转化为－ＯＨ,ＬｉＩＨ４还原可使ＣＦ表面官能力－ＣＯ－,－ＣＯＯ－部分转化为－ＯＨ。从而获得表面官能团－Ｏ盼望产高的碳纤维,可望为其复合界面化学研究提供一种方     

中间相沥青用作镁炭砖粘结剂的可行性研究

提出以中间相沥青替代酚醛树脂作镁炭砖粘剂来提高镁炭砖的质量。通过正交实验选定了用作粘结剂的中间相沥青，并探讨了中间相沥青溶剂分级组分对镁炭砖型块耐压强度的影响。两种粘结对比实验表明，中间相沥青结合型块的高温耐压性能优于酚醛树脂结合型块。上述实验结果具有一致性。     

聚丙烯腈基炭纤维的组织结构及力学性能

在不同温度下对聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)进行张力炭化处理并进行高温石墨化.研究结果表明:在炭化过程中,PAN-CF的拉伸强度在1400℃时达最大值,拉伸模量则随炭化温度的升高而增大;与炭化样品相比,PAN-CF石墨化后的拉伸强度减小,拉伸模量增大;随着炭化温度的升高,微晶c轴方向堆叠厚度Lc增大,层面间距d002减小; 炭化温度为1400℃时,PAN-CF在石墨化后,内部的炭颗粒排列得非常紧密,并且孔洞、裂纹、皮芯结构等缺陷很少;当炭化温度高于1400℃时,石墨化后PAN-CF内部有大量缺陷,使PAN-CF的拉伸强度大大降低.     

高性能隔热材料的微观结构

探讨了高性能隔热材料理想的微观结构,并对本研究制备的隔热材料进行了微观结构分析。合理的微观结构是材料获得优良性能的保障。