氧化镍掺杂酚醛树脂热解炭的结构及抗氧化性研究

在酚醛树脂中直接掺杂三氧化镍粉末,研究氧化镍掺杂量、炭化温度对氧化镍改性树脂热解炭结构和氧化温度的影响。用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和综合热分析等手段对氧化镍改性树脂热解炭的石墨化度、显微结构及氧化温度进行表征。结果表明,埋炭条件下掺杂三氧化二镍,450～750℃温度下被逐级还原成一氧化镍和单质镍,其催化热解炭形成晶须、片状或块状结构;氧化镍改性树脂热解炭石墨化度随炭化温度升高和氧化镍掺杂量增加而增高,其氧化温度高于酚醛树脂氧化温度;氧化镍的最佳掺杂量为3%～5%。

石墨粉体原位合成酚醛树脂制备炭素材料

制备炭素材料时石墨粉和黏结剂很难通过机械混合的方法均匀地结合,导致材料综合性能下降。本文首先在石墨粉体中原位合成酚醛树脂,然后将覆盖了树脂的石墨粉碎、压制后制备成酚醛树脂/石墨材料,最后通过烧结等工艺制备成炭/石墨材料。观察了酚醛树脂/石墨材料烧结前后的微观形貌,对酚醛树脂/石墨材料进行了热分析;测试了炭/石墨材料的性能。实验结果表明:采用原位合成法,酚醛树脂能均匀地覆盖在石墨粉表面;石墨、树脂种类及含量、成型压力等是影响炭素材料性能的重要因素。

包混粉体中酚醛树脂含量的影响因素研究

包混工艺是一种应用前景广泛的制备多孔炭/碳化物材料的工艺,包混粉体酚醛树脂含量可以有效地控制其多孔制品的成分和性能。本工作采用正交实验法研究了包混粉体中酚醛树脂含量与工艺参数(成分配比、热处理温度、热处理时间、老化处理温度、老化处理时间)之间的关系。结果表明,原料中酚醛树脂与硅粉质量比对包混粉体中酚醛树脂含量的影响最大。包混粉体中酚醛树脂的含量随着原料中酚醛树脂与硅粉质量比的增加而增加。当原料中酚醛树脂与硅粉的质量比为1∶1,在45°C热处理时间120min,在45°C老化处理90min时,酚醛树脂能更有效、更均匀地包覆在硅粉表面。

核壳结构硅/多孔炭粉体的制备

以硅粉和酚醛树脂(PR)为原料,采用包混工艺制备硅/多孔炭核壳结构粉体。研究了酚醛树脂和硅粉含量以及老化温度对硅/酚醛树脂前驱体粉体形成能力的影响,并采用X射线衍射、扫描电镜和能谱等手段对粉体进行表征。研究表明,当PR与乙醇的体积比小于1,Si粉与乙醇的质量比小于2,老化温度在30℃～60℃时可以制备出性能良好的前驱体粉体;硅/多孔炭核壳粉体的炭含量随着前驱体粉体酚醛树脂含量的增加而增加;硅/多孔炭核壳粉体的炭壳由酚醛树脂高温裂解形成的树脂炭构成,炭壳的孔则由树脂裂解过程中释放出的大量气体形成。

球形石墨粉末及后处理工艺对SLS石墨原型件的影响

本实验研究了天然鳞片石墨/酚醛树脂混合粉末、人工合成石墨/酚醛树脂混合粉末的流动性及选择性激光烧结技术(SLS)成型工艺性,并对天然鳞片石墨原型件和人工合成石墨原型件进行二次固化、真空压力浸渍致密化后处理。研究发现,加入球形石墨粉末有助于改善两种石墨/酚醛树脂混合粉末的流动性,提升了天然鳞片石墨/酚醛树脂混合粉末的堆积密度,但降低了人工合成石墨/酚醛树脂混合粉末的堆积密度;在相同条件下,天然鳞片石墨/酚醛树脂混合粉末的流动性更佳;在成形精度方面,人工合成石墨SLS原型件表现为各向同性,而天然鳞片石墨SLS原型件表现为各向异性;人工合成石墨SLS原型件比天然鳞片石墨SLS原型件具有更高的抗弯强度;经过二次固化、真空压力浸渍致密化处理后,人工合成石墨成型件的抗弯强度和导热性能也更佳。

石墨/酚醛树脂混合粉末选择性激光烧结成型工艺研究

天然鳞片石墨粉末成型工艺性不佳,这极大地限制了其工程应用范围。在制备石墨/酚醛树脂混合粉末基础上,利用选择性激光烧结成型技术快速制备了复杂石墨结构件。研究了不同的激光能量密度,不同的分层厚度等对石墨成型件的抗弯强度和成形精度影响。研究发现,增大激光能量密度或减小分层厚度有利于保证石墨原型件的结构完整性,但过大的激光能量密度或过小的分层厚度会导致石墨原型件Z轴方向的几何特征变形失真。通过正交实验确定了最优工艺参数组合,快速制备了多孔石墨骨架。