酚醛树脂基磁性活性炭的制备及性能研究

以酚醛树脂为原料、二茂铁作为添加剂,制备了磁性活性炭(magnetic activated carbon,MAC),并采用气体吸附、液相吸附和振动磁强仪等方法表征了活性炭的孔结构、吸附能力和磁特性.此外,对磁性活性炭制备过程中的二茂铁添加量、活化时间等主要工艺参数进行了研究和初步优化.结果表明,二茂铁对活性炭孔隙的产生...     

酚醛树脂基球形活性炭的制备及CO2吸附

以线性酚醛树脂为原料,利用悬浮法成球,研究制备工艺参数对酚醛树脂球粒径的影响。在分散剂PVA2488用量1%,搅拌速率550rpm,成球终温130℃,酚醛树脂浓度60%条件下得到粒径分布较窄,平均粒径4μm的酚醛树脂球;水蒸气做活化剂,900℃活化90min可得比表面积1545m2/g、孔容0.84cm3/g的酚醛树脂基球形活性炭(PFSAC);PFSAC对CO2饱和吸附容量可达2.49mmol/g,发现孔径小于1nm的孔容对CO2吸附量影响显著。     

载银酚醛树脂基球形活性炭的研究

通过共溶法在酚醛树脂中加入硝酸银,经球化、炭化和活化得到了载银球形活性炭。采用电感耦合等离子体质谱仪、X射线衍射、扫描电镜以及氮气吸附等手段进行表征。研究表明:加入银对活化过程具有一定的催化作用,提高了活化烧失率,使孔结构得到一定的发展,但中孔率变化不大。而同时加入聚乙二醇和硝酸银,不仅可提高活性炭的比表面积,还可显著改善其中孔的发育,进而得到具有杀菌消毒性能的球形中孔活性炭。     

酚醛树脂/活性炭基微孔炭膜制备及结构调控

以酚醛树脂和活性炭为主要原料,甲基纤维素为黏结剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用压模成型及一步炭化法制备高比表面积酚醛树脂/活性炭炭基微孔炭膜(PRCM),通过调节原料配比及制备工艺参数等实现微孔炭膜结构的可控制备.结果表明,当酚醛树脂质量分数为45%,炭化温度1 150℃,PVB添加质量分数20%时,酚醛树脂/活性炭微孔炭膜的抗折强度、电导率、孔隙率、纯水通量和比表面积分别为8.2 MPa、400.3μS/cm、44.2%、93 L/(m~2·h)和370.2 m~2/g.此外,采用溶胶-凝胶法将纳米TiO_2负载微孔炭膜制备电催化膜电极(TiO_2/CM).在相同配比和制备工艺条件下,对比煤基、煤沥青/活性炭以及酚醛树脂/活性炭三种原料所制备电催化炭膜的电化学和电催化降解苯酚性能.结果显示,TiO_2/PRCM具有最优的电化学活性和催化降解效率.以其所构建的ECMR处理10 mmol苯酚废水时,COD和苯酚去除率分别可达86.5%和94.6%.这是因为PRCM具有较高的比表面积和石墨化程度,导致其具有较高的催化效率.酚醛树脂/活性炭炭基微孔炭膜在含酚废水过程中展现了良好的电化学和机械性能.     

耐热酚醛树脂基活性炭的制备及其超级电容器性能研究

活性炭因其大比表面积和低成本的优势,被广泛应用于超级电容器电极材料中。然而在活性炭的制备过程中,前驱体往往需要进行预炭化/氧化等处理以增强其热稳定性,这将会提高制备成本和工艺复杂性,不利于实际应用需求。为解决这一问题,本工作利用具有高度交联结构的耐热酚醛树脂为前驱体,通过一步活化法制备具有超高比表面及优异导电性的活性炭电极材料。最佳碱炭质量比为3∶1时所制备的活性炭比表面积高达2 656 m²·g^-1。在6 mol·L^-1KOH电解液中测试了活性炭电极的电容储能性能,1 A·g^-1时其比容量高达305.5 F·g^-1,在50 A·g^-1的超大电流密度下电容保持率有63.8%,远高于目前商业活性炭水平。另外,其在高质量负载量下仍具有优异的容量、倍率、循环性能,表现出巨大的应用潜质。     

酚醛树脂基活性炭微球的电化学性能研究Ⅰ.酚醛树脂基微球制备过程的研究

选用线型酚醛树脂为原料，采用乳化法可制得微球。为了揭示微球的成型，考察了在制备过程中酚醛树脂乙醇溶液的浓度、搅拌速率、成球终温、固化剂及表面活性剂的数量对酚醛树脂基微球的影响。研究结果表明：微球球径随着树脂溶液浓度的降低而减小，亦随搅拌速率的降低而减小；当搅拌速率为400r／min左右，表面活性剂的浓度在0．28mol／L～0．74mol／L，固化剂量的质量分数为6．0％(基于酚醛树脂)时，可得到球形度良好的微球。在高于树脂软化点以上成球终温对成球影响不大。     

酚醛树脂基碳分子筛的研究

以酚醛树脂为原料,采用固化、干馏、粉碎、造粒、炭化和碳沉积制备工艺、制备了用于空气分离的碳分子筛,采用单塔变压吸附法及重量法对自制的碳分子筛及日本样品碳分子筛的空分性能进行了比较,结果表明：以酚醛树脂为原料,可制得选择吸附系数大,吸附容量大,强度好的优质碳分子筛,其性能已达到或超过日本样品碳分子筛水平。     

添加致孔剂制备树脂基活性炭及电容性能研究

以碱性条件下合成的热固性酚醛树脂(PF)为原料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚乙烯二醇(PEG)为致孔剂,采用聚合物共混炭化活化法制备双电层电容器用活性炭材料.通过热重(TG)分析探讨了PF,PF与PVB、PEG的共混物在炭化过程中的热解行为.考察了活化温度和活化时间对所得活性炭的收率、BET比表面积、孔径分布和比电容的影响,并进一步探讨了以这种活性炭材料作电极的双电层电容器的电容性能.结果表明,随着活化温度的升高,活化温度对活性炭收率的影响更为显著,所得活性炭的收率下降.聚合物PEG较PVB更适合作为成孔剂来控制活性炭的中孔孔径分布.酚醛树脂基活性炭电极比电容在850℃活化1 h为79.2F/g,而聚乙烯二醇/酚醛、聚乙烯醇缩丁醛/酚醛混合树脂基活性炭电极比电容则分别高达130.5和145.6F/g.     

木质素基活性炭的制备和吸附特性

用磷酸活化法制备木质素基活性炭,研究了浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间对其吸附性能和得率的影响。结果表明,随着浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间的增加,活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值均先升后降。适当提高这4个数值有助于木质素形成较多的微孔,提高活性炭的吸附性能;但超过一定程度时,活性炭内部的部分微孔之间的孔壁变薄甚至被烧穿,造成微孔扩大至中孔甚至大孔。同时,磷酸与已生成的微孔结构的孔壁碳原子发生反应,引起炭材料过度烧蚀,使孔径变大,导致活性炭的吸附性能降低。这种活性炭对苯酚的吸附符合Freundlich等温吸附方程,吸附动力学符合Lagergren拟二级速率方程。     

酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展

酚醛树脂是一种常用的活性炭碳源,其独特的优势使其受到科研工作者的青睐。由于孔结构是影响活性炭性能和应用的主要因素,孔径调控是多孔炭制备过程的关键。常用的孔径调控方法有金属催化,添加造孔剂以及模板法。通过不同的造孔方法制备的酚醛树脂基多孔炭在环保、电化学、医药催化等领域有着广泛的用途。综述了酚醛树脂基多孔炭的制备和常用的孔径调控方法以及近年来主要的应用,并对其以后的研究和应用进行了展望。     

高性能核纯酚醛树脂粘合剂的研制

通过对高性纯酚醛树脂的研究,掌握了实验条件对酚醛树脂质量的影响。通过严格控制反应条件所制备的酚醛树脂,其综合性能指标与德国的酚醛树脂的性能指标类似。利用自行研制的酚醛树脂进行基体石墨球工艺实验,结果能满足球形燃料元件的质量要求。     

酚醛基活性炭布的制备及电化学性能研究

以实验室自制的酚醛基纤维布为原料,以二氧化碳为活化剂制备了系列酚醛基活性炭布(Activated Carbon Cloths,ACCs),利用低温N2(77K)吸附法测定了所制活性炭布的孔结构,并将所制得活性炭布用做超级电容器电极材料,采用恒流充放电法和交流阻抗技术考察了所制模拟电容器的电化学性能(电解液:1 M(CH...     

高邻位热塑性酚醛树脂的合成及固化性能

在常压条件下,合成了高邻位热塑性酚醛树脂,并考察了反应过程中催化剂种类、反应原料配比等因素对树脂性能的影响。通过软化点测试仪、核磁共振谱仪和热分析(TG-DSC)等研究了树脂合成过程中各制备参数对树脂结构和固化性能影响。结果表明:选择醋酸锌做邻位加成的第一催化剂,有机酸草酸做缩聚反应的第二催化剂,m(P)/m(F)比为1:0.7时合成酚醛树脂的O/P值较高,凝胶时间较短,固化反应更易进行。     

聚合松香改性酚醛树脂的合成

制备了二聚体含量为23.5%～90%的聚合松香,用于酚醛树脂的改性.研究了聚合松香中二聚体含量、酚醛浆及顺酐用量等因素对制备改性酚醛树脂的影响,揭示了这些因素对树脂产品的软化点、黏度及正庚烷值等指标的影响规律.当酚醛浆用量为聚合松香的25%,聚合松香的二聚体含量为50%～65%,顺酐用量为聚合松香的2%～3%时,得到了黏度为6000 mPa·s/35 ℃～20000 mPa·s/35 ℃,软化点为180 ℃～190 ℃,正庚烷值为8 mL/3 g～12 mL/3 g的聚合松香改性酚醛树脂产品,可用于高档胶印油墨的生产.     

聚硼硅氧烷改性酚醛树脂耐高温胶粘剂的制备及性能

采用硼酸(H3BO3)和有机硅预聚物反应,合成了聚硼硅烷(BSi),再用BSi与合成的酚醛树脂缩合,制备出聚硼硅氧烷改性酚醛树脂(BSiP)。通过红外光谱对PF、BSi、BSiP的结构进行了分析和表征,用TG对其耐温性进行了考察。并以上述BSiP树脂为基础制备了耐高温胶粘剂,该胶粘剂具有良好的高低温强度。     

高残炭热固性酚醛树脂的合成及表征

以萘酚部分替代苯酚合成了高残炭热固性酚醛树脂。研究了萘酚用量、催化剂用量、反应温度和时间对残炭率的影响,确定了合成工艺条件。用IR和TGA对产品的化学结构与热性能进行了分析测定,结果表明,树脂分子链中不稳定的醚键含量低于普通酚醛树脂,产品的分解温度为460℃,残炭率可达61.3%,适用于碳/碳复合材料和耐烧蚀材料的树脂基体。     

由液化物树脂制备多孔碳纳米纤维及其表征

以壳粉为原料,在碱性条件下制备液化物树脂(LPF),经静电纺丝、固化、碳化得到多孔碳纳米纤维(PCNF)。探讨了聚乙烯醇(PVA)用量对纺丝液特性及纤维形貌的影响。同时,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等方法对不同碳化温度下的样品进行表征。结果表明:少量PVA可以明显提高LPF的纺丝性,且随PVA用量的增加,纤维的形貌更规整、直径更小;随着碳化温度的升高,LPF/PVA纤维逐渐裂解,多数官能团消失,基体为多苯稠环结构;同时,层间距d_((002))逐渐减小,平面尺寸L_c和L_c/d_((002))增加,纤维内部的类石墨结构逐渐向更规整、有序的石墨微晶结构转变;当碳化温度为800℃时,LPF/PVA的含碳量达55%以上,随着PVA用量的增加,纤维的比表面积明显增大且多以微孔为主,当PVA用量为8%时,得到比表面积为590m~2/g的多孔碳纳米纤维。     

硼改性酚醛树脂的结构和耐热性

合成了不同硼含量的改性酚醛树脂(硼酚醛树脂),并分别用红外光谱(FT-IR)、动态力学分析(DMA)和热重分析(TGA)方法对其结构和性能进行了分析。结果表明,165℃时的固化物具有两个玻璃化温度,表明该固化物中同时存在交联和线型两种不同结构的酚醛树脂。固化物的残炭率随硼含量的增加而增加,说明硼的加入使硼酚醛树脂的耐热性得到提高,800℃的残炭率最高可达74.9%,对硼酚醛树脂进行后固化处理可进一步提高其耐热性。     

不同烷基苯酚对松香改性酚醛树脂性能的影响

分别选用十二烷基苯酚、壬基苯酚、对特辛基苯酚和对叔丁基苯酚四种烷基酚单体为原料,合成了四种不同的松香改性酚醛树脂。通过黏度、溶解性等常规性能分析以及红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)和流变等表征方法,探讨了不同烷基苯酚对松香改性酚醛树脂结构与性能的影响。结果表明,在相同工艺条件下,不同烷基酚单体对树脂的主体结构及热稳定性影响不大,但对树脂的其它性能影响较大;随着烷基酚碳链长度的增加,树脂在亚麻油中的溶解稳定性提高,但体系的黏度降低;黏度随剪切速率与温度变化的敏感性减弱。可见,选用合适的烷基苯酚能提高树脂的综合性能。     

中温固化耐高温酚醛树脂的制备及性能

利用硼酸、有机硅预聚物对酚醛树脂进行改性,同时引入活性单体间苯二酚,制得了可中温固化的耐高温改性酚醛树脂。采用FTIR对改性酚醛树脂的结构进行了表征;通过DSC,TGA考察了固化行为和耐热性能;通过SEM考察了固化物的微观形态,并结合EDAX能谱仪对其元素成分进行了分析。将改性酚醛树脂与无机组合填料及多聚甲醛混合制得了耐高温酚醛胶黏剂,经过100℃固化后测试了胶黏剂的粘接强度和耐温性。结果表明,胶黏剂可在中温固化并具有良好的耐高温和粘接性能,1000℃下试样剪切强度可达1.7MPa。