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利用浸渍釜内残留的(或废弃的)呋喃树脂为原料制备炭制品,采用温压成形工艺,经过压制、炭化、浸渍、石墨化等工艺制备出高电阻率玻璃炭材料。研究了不同种类粘结剂以及粘结剂的质量分数对材料性能(密度、电阻率、石墨化度)的影响;用SEM观察了材料断口的微观形貌。研究结果表明:采用30%的酚醛树脂作为粘结剂时,材料的平均密度为1.47g/cm<3>,电阻率为224μΩ·m,试样断口扫描电镜照片表明此时材料致密、孔隙细小且分布均匀,没有明显裂纹,材料的综合性能最优。在原料粉末中加入硼酚醛树脂,导致最终炭制品的石墨化度升高。硼具有催化石墨化作用,其作用机理主要有溶解再析出机理和炭化物转化机理两种。玻璃炭是难石墨化炭,但是,在粉末制备过程中,粉末粒度减小,导致粉末表面能增大,高温热处理时更容易吸收能量,最终石墨化度为26.9%,较之未经处理的呋喃树脂炭有明显提高。加入酚醛树脂作为粘结剂时,最终形成两种不同结构的酚醛树脂炭和呋喃树脂炭,产生边界效应,制品的石墨化度提高为37.5%。
利用高能电子束辐射研究了辐射对硼酚醛树脂的作用,对硼含量为4.04wt%的硼酚醛树脂用辐射剂量为8Mrad,束流为20mA,能量为2.5MeV的高能电子束辐射,用红外光谱和拉曼光谱对辐射前后的结构性能进行比较分析,并分析了辐射前后的性能。结果表明,辐射后的硼酚醛树脂基本保持了辐射前的官能团,辐射后,有部分的O-H、C-O和B-O键断裂,其机理为自由基机理。辐射后固化温度由125℃降低为115℃,固化区间由100℃~206℃变窄为100~185℃,所需的热量减少;炭化后粉末电阻率由3899.6μΩ·m明显提高至4951.6μΩ·m;残炭率由60.6%降低至58.1%。本研究对新型炭材料的制备有良好的指导意义。