基体炭对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

采用液相浸渍-炭化法制备了沥青基炭/炭复合材料(P-C/C)和沥青-酚醛树脂双基体炭/炭复合材料(D-C/C),研究了它们的增密效率、抗弯强度和摩擦磨损性能的差别。结果表明:P-C/C的增密效率高于D-C/C的;在体积密度基本相同的情况下,两种复合材料的抗弯强度相近;D-C/C的摩擦因数较大,磨损较严重;基体炭结构和性能的差别是造成两种复合材料摩擦磨损性能不同的主要原因。     

酚醛树脂热降解过程中的结构变化

采用综合热分析对比研究了自制酚醛树脂和商业酚醛树脂的热降解过程,利用固体核磁共振和红外光谱技术研究了热降解过程中树脂结构的变化规律以期指导成炭率高、热稳定性高的新型酚醛树脂的合成。结果表明:酚醛树脂的热降解过程可分为3个阶段:首先是醚键以及未反应的羟甲基等端基的热降解;其次是亚甲基热解断裂为甲基;然后是酚羟基发生脱水环化成炭。其中亚甲基的热解对酚醛树脂的热稳定性及高温下的成炭性能有着至关重要的作用。固体核磁共振比红外光谱更直接,更清晰地反应出酚醛树脂在热降解过程中的结构变化。     

酚醛炭基C／C复合滑板材料的催化石墨化及其性能研究

通过溶剂分散法在酚醛树脂浸渍剂中引入催化剂,采用多次液相浸渍-炭化增密和催化石墨化处理的方法,制备出密度为1．60g·cm^-3左右、石墨化度大于77％的酚醛炭基C／C复合材料。对比考察了催化剂的引入和催化剂种类对酚醛炭基C／C复合材料石墨化度、电阻率、抗折强度和摩擦磨损性能的影响,探讨了酚醛炭基C／C复合材料用作受电弓滑板材料的可能性。结果表明：硼酸或二茂铁等催化剂的引入可显著提高酚醛炭基C／C复合材料的石墨化度,降低其电阻率和摩擦系数,改善其弯曲断裂韧性;添加硼酸催化剂的酚醛炭基C／C复合材料的导电性、抗折强度和摩擦磨损性能明显优于德国纯炭整体滑板材料,可望用作高速电力机车的受电弓滑板材料。     

催化剂种类对C/C复合材料结构和性能的影响

以自制高成炭率氨酚醛树脂为基体炭源,采用溶剂分散铁、硼和铬催化剂、多次液相浸渍–炭化增密和石墨化处理的方法制备出密度为1.20～1.61g/cm3的碳/碳(C/C)复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四探针测试仪和弯曲强度测试等手段研究了催化剂种类对酚醛树脂基C/C复合材料结构和性能的影响。结果表明:硼、铁和铬等催化剂的引入可显著提高C/C复合材料的整体石墨化程度,降低其电阻率,催化石墨化效果按Fe,B,Cr的顺序依次降低;密度对电阻率及其分布有重要影响,体积密度较高的C/C复合材料的电阻率分布较均匀。催化剂的引入使得C/C复合材料的弯曲强度有所下降,但表现出明显的韧性断裂特征。