论文部分内容阅读
本文以中间相沥青为原料,采用高温自发泡法制备泡沫炭。通过SEM. OM, XRD等手段观察分析泡沫炭的微观形貌和晶体结构,并测定了炭泡沫(经炭化的泡沫炭)和石墨泡沫(经石墨化的泡沫炭)的体积密度、抗压强度和热导率等性能参数,系统地研究了初始发泡压力、钛/聚丙烯腈预氧丝粉二元掺杂和超细石墨粉添加对泡沫炭结构和性能的影响,以期为高性能中间相沥青基泡沫炭的制备提供理论依据。主要得出了以下结论：(1)当初始发泡压力较低时,泡沫炭的孔径较大,开孔较多,韧带狭长,裂纹较多；随着初始发泡压力的升高,泡沫炭的韧带宽度增加,裂纹减少,石墨泡沫的抗压强度和热导率逐渐增加。当初始发泡压力为41MPa时,石墨泡沫的抗压强度和比热导率达到最大值,分别为3.5MPa和79.00(W·m-1·K-1)/(g·cm-3)。(2)钛/聚丙烯腈预氧丝粉二元掺杂能够明显改善泡沫炭的抗压强度和热导率。随着钛粉含量的增加,石墨泡沫的抗压强度和热导率呈现出先增加后降低的趋势。同时添加2wt%预氧丝粉和12wt%钛粉的石墨泡沫具有最佳的抗压强度和比热导率,分别为3.47MPa和120.30(W·m-1·K-1)/(g·cm-3)。钛最终以碳化钛的形式均匀的分散在石墨泡沫中。过量的钛使石墨泡沫的抗压强度和热导率降低。(3)超细石墨粉能够抑制裂纹的扩展,明显提高泡沫炭的抗压强度。随着超细石墨粉含量的增加,石墨泡沫的抗压强度逐渐增加,而热导率呈现为先升高后降低的趋势。当超细石墨粉含量为15wt%时,石墨泡沫的热导率和比热导率达到最大,分别为43.24W·m-1·K-1和96.09(W-m-1·K-1)/(g·cm-3)。