纳米碳管对泡沫炭的超临界发泡行为及其力学性能的影响机制

采用超声波?磁力搅拌的方法, 实现了纳米碳管(CNTs)在中间相沥青(MP)中的均匀分散, 并考察了CNTs对泡沫炭的超临界发泡行为及其压缩强度的影响. 研究结果表明: 在超临界发泡过程中, 处于过饱和状态的甲苯将优先在CNTs/MP固-液界面处成核, 进而不断扩散、聚集、膨胀和发泡, 导致泡沫炭孔结构的均一性得以提高; 当在中间相沥青中均匀分散3.5wt%的CNTs后, 所制泡沫炭的压缩强度由3.2MPa提高到4.7MPa, 升高了46.9%; CNTs良好的导热性能降低了基体碳在石墨化过程中的热应力差异, 使得微裂纹的数量减少, 并且其一维纳米结构使得石墨化泡沫炭的孔壁和韧带结构得以增强.     

前驱体对炭泡沫孔结构的影响

分别以煤沥青、石油中间相沥青和AR沥青为前驱体制备炭泡沫材料。采用GPC测定前驱体分子量,SEM观察所制炭泡沫的孔结构,光学显微镜测量所制炭泡沫的孔径及其分布。结果发现,由于煤焦油沥青不含中间相,且QI含量较高,导致在实验条件下不能直接制备出合格的炭泡沫。以石油中间相沥青和AR沥青为原料均能制备出具有分布均匀开孔结构,且微观各向异性的炭泡沫。由AR沥青制备的炭泡沫呈现平均孔径较小(212μm)、孔壁较薄、孔径分布较窄(180μm~300μm)、开孔率较高、以及韧带排列较规整等特点,表明低QI含量、低分子量且分布较窄的前驱体有利于发泡。     

发泡温度对炭泡沫结构及性能的影响

以AR中间相沥青为原料,采用中间相沥青自发泡法在初始发泡压力为3MPa、发泡温度在390～450℃范围内制备了4种炭泡沫。利用SEM观察了炭泡沫的孔隙结构,并测定了其体积密度、抗压强度和导热系数,考察了发泡温度对炭泡沫结构及性能的影响。结果表明,采用较低的发泡温度(430℃)可以消除大的孔隙缺陷;当发泡温度为410℃时,炭泡沫导热系数最高,为0.256W/(m·K)。     

预氧化对中间相沥青泡沫炭结构和性能的影响机制研究

研究了预氧化对萘系中间相沥青的表面化学性质、族组成分布以及对泡沫炭的发泡条件、泡孔形成、孔结构及微结构的影响机制.当中间相沥青经210℃预氧化2h后,其喹啉不溶物含量增加32.3%,族组成分布变窄.在600℃/3MPa发泡条件下,所制石墨化泡沫炭的平均孔径、压缩强度分别为200μm、2.8MPa.     

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。     

超临界流体制备中间相沥青泡沫炭及其导热性能研究

以奈系中间相沥青为原料,在初始压力2.0～4.0MPa的范围内,利用甲苯作为超临界溶剂制备中间相沥青基泡沫,并经氧化炭化和石墨化获得了三维网状结构的泡沫炭,利用扫描电镜、x射线衍射、激光导热测定仪分析了泡沫碳的结构和导热性能,研究了泡沫炭结构与其导热性能的关系.结果表明,不同条件下所制备得到的泡沫炭泡孔结构和孔分布的不同对导热系数影响较大,在2350℃下石墨化后导热系数达到42(W/mK).     

制备条件对炭泡沫结构的影响

利用沥青在热解过程中产生挥发性气体自发泡和高压渗氮的原理，以石油中间相沥青为原料，采用高压反应釜制备炭泡沫材料。用SEM和偏光显微镜观察了材料的孔结构，分析了制备条件对炭泡沫结构的影响。结果表明，温度和压力是影响炭泡沫材料结构的重要因素，在实验条件范围内，较高的反应温度和压力有利于制备出较高性能的炭泡沫，其气孔率较高，韧带炭层排布规则。     

CVD PyC对炭泡沫结构及性能的影响

以AR中间相沥青为原料,采用中间相沥青自发泡法在发泡压力为0.1、3.0MPa,发泡温度为450℃的条件下制备了两种不同体积密度的炭泡沫CF-1和CF-2.将CF-1经过10h和70h化学气相沉积热解炭(CVDPyC)处理后得到炭泡沫CF-1-PC1和CF-1-PC2.测定了炭泡沫的抗压强度和导热系数,利用SEM和光学显微镜观察了炭泡沫的孔结构,考察了CVD PyC对炭泡沫结构及性能的影响.研究结果表明,CVD PyC处理可以增加炭泡沫韧带宽度,封填孔壁微裂纹;沥青炭和热解炭之间无明显界面,结合良好;经过CVD PyC处理后得到的CF-1-PC1和CF-1-PC2的体积密度、抗压强度、导热系数分别为, 0.196g·cm-3、1.89MPa、0.314W·m-1·K-1和0.461g·cm-3、11.93MPa、1.581W·m-1·K-1.     

泡沫炭的成核机理及其复合增强机制

以中间相炭微球(MCMB)、聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)和纳米氧化锆(Zr O2)为增强体,采用自发泡法制备出泡沫炭复合材料,并研究不同增强材料对中间相沥青基泡沫炭的发泡行为和压缩强度的影响。结果表明,中间相沥青在发泡过程中遵循热点成核机制;较PAN-CF、MCMB而言,Zr O2纳米颗粒(~100 nm)对泡沫炭具有更佳的增强效果。当在中间相沥青原料中添加30%的纳米Zr O2后,泡沫炭的压缩强度可由7.57 MPa提高到31.4 MPa。     

中间相沥青基泡沫炭的制备与结构表征

将石油系中间相沥青利用限定尺寸法发泡后获得了泡沫炭,泡沫炭再经氧化、炭化和石墨化处理获得了具有良好孔结构的泡沫炭.利用SEM和XRD分析了泡沫炭的形态和结构.发现调整发泡模具中的自由空间可以控制泡沫炭的孔径;炭化和石墨化后泡沫炭的孔径减小,孔壁片层取向接近石墨;泡沫炭的孔壁由平直孔壁和“Y”形孔壁结构成,前者内部片层取向优于后者.大孔径泡沫炭的孔壁具有更紧密的内部分子排列,但其微晶尺寸较小.     

H发泡剂和亚硝酸钠发泡剂的应用

通过对H发泡剂和亚硝酸钠发泡剂在全连续自动化联建生产线上的工业化试验,找出影响乳化炸药发泡质量的原因和对策,制定出合适的化学发泡方法.     

植物纤维发泡材料的发泡机理与成型工艺探讨

在论述了植物纤维发泡材料成型机理相对于传统的聚合物发泡材料成型机理的不同与特殊性的基础上,总结了植物纤维类发泡材料成型的必要条件。同时,探究了植物纤维发泡材料的发泡技术和常用成型工艺,并对一步法成型和两步法成型2种主要发泡成型工艺做了详细介绍。最后,对植物纤维发泡材料的发展进行了展望。     

缓冲包装材料发泡机理及泡体破坏因素的研究

缓冲发泡材料是有许多相互作用的多面体气孔的聚合体.泡孔结构的形成分为成核、膨胀、稳定固化3个阶段,但同时也存在泡孔塌陷、并泡、气体逃逸等现象.为使泡孔均匀细密,须对发泡过程中影响泡孔稳定性的因素进行严格控制.而对发泡机理、成型机理及泡体破坏因素的深入研究,为发泡工艺参数的正确择定提供了理论基础.     

无卤阻燃剂的添加量对EVA发泡材料发泡性能的影响

针对EVA无卤阻燃发泡体系,研究了氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH)和红磷3种阻燃剂对EVA体系发泡性能的影响。结果表明:添加MH、ATH会使体系的粘度、发泡压力提高,交联度下降,过量的MH和ATH会导致发泡材料表面鼓泡,发泡倍率降低。添加红磷,体系的粘度、交联度下降,发泡压力、发泡倍率增大。为了保证EVA材料的顺利发泡,MH、ATH单独使用时,添加量分别不超过55%和50%(质量分数),阻燃剂复配使用时,添加量不能超过50%(质量分数)。添加MH、ATH和红磷会影响EVA材料的发泡性能。     

聚合物发泡成型研究进展

简要介绍了聚合物发泡成型过程和发泡机理,重点阐述了聚合物发泡成型技术的发展和研究现状,并展望了聚合物发泡成型的发展前景。     

HDPE/LDPE共混物超临界CO_2挤出发泡成核剂的优选

以高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)按7∶3质量比的熔融共混物为原料,超临界二氧化碳(scCO_2)为物理发泡剂,通过挤出发泡的方法制备聚乙烯共混物的泡沫材料。系统研究了不同种类成核剂以及复合成核剂的成核效果。结果表明,成核剂的加入使流变性能变优,CO_2的溶解度上升,结晶温度上升。且1.0%(质量分数,下同)滑石粉和1.0%聚乙酸乙烯酯(PVAc)的复合成核剂发泡效果最佳,制备的聚乙烯共混物泡沫材料平均孔径可达254μm,孔密度6.60×104cells/cm3,发泡倍率6.02。     

热硫化硅橡胶发泡过程中硫化与发泡速度匹配的研究

采用UR-2030发泡流变仪,系统研究了以发泡剂H为代表的热硫化硅橡胶海绵体系的硫化发泡特性.结果表明,BPO硫化剂与发泡剂H的硫化发泡匹配性较好,BPO(过氧化二苯甲酰)、DCP(过氧化二异丙苯)复合硫化体系中,BPO用量大于0.4份时易于获得闭孔结构的海绵材料,BPO用量小于该值时可获得局部穿孔的海绵材料.白炭黑的比表面积越大,其海绵的硫化曲线增长越快.     

EVA/SEBS共混材料的发泡技术

将苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)应用于乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)发泡材料中。发泡体系确定为偶氮二甲酰胺(AC)/过氧化二异丙苯(DCP)。讨论了发泡时间及发泡温度对EVA/SEBS发泡材料性能的影响。差示扫描量热(DSC)测试表明,ZnO与ZnSt比例为1∶5时,AC的分解温度为175.9℃,与DCP的分解温度相近。此发泡体系在170℃～190℃进行模压发泡,控制适当的模压发泡时间,可制备密度在0.15 g/cm3～0.49 g/cm3,泡孔尺寸可调的发泡材料。文中对最终发泡材料的力学性能进行了测试,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了发泡材料的泡孔尺寸大小和泡孔均匀程度。