试析中间相炭微球超细粉末制备高密度各向同性炭材料的研究

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1、天津大学硕士学位论文中间相炭微球超细粉末制备高密度各向同性炭材料的研究姓名：卢秀荣申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王成扬20021201摘要以具有良好自烧结性的中间相炭微球(MCMB)超细粉末(0，1～0．5“m)为缀辩，鲮模压成型、烧终炭化／石攫亿嚣，制缮了攫能霆鲑熬蹇鬻菠蚕囊耀牲炭，石墨材料。研究厢热分析、扫描电镜和XRD等方法，探索了该粉末特性、成型、烧结等过程对制鼹牲能的影响，慧点理察分辑了糟糕鳇微鼹结秘，并对瘊德炭耪料的力学强度、导电、透气性等主要性能进行了测试与研究。实验证明，MCMB

2、越细粉末本身的特性对烧结性熊具有重爱影穗：由于McMB超细粉末表面附着着的大量小分子相互结合而形成强度很高的团聚体，严重影响着烧结体显微结构的发展及力学性能；磅磨可皴坏霞聚体中颗觳静粘鳐，减弱材料的烧结缺陷。耢末表面所附着轻组分B．树脂(BI—Qs组分)，在颗粒成型和烧结过程中起粘结剂作用，控制甲苯抽提聪闻使8。树腊含蕊在8～13％可以获得强度较高解制品。与租颗粒粉体成型相比，MCMB超细粉末的浚面能及粉体之翘的内摩擦大，成型性差，弹性后效大，蹰此成黧工艺就驻得非常重要。冷压成型时要采取适宜的加压力式，并逶

3、当延长压力作用时间。另外，本研究根撼粉末特性，探索出热聪般保温工艺．改善了压坯的层裂、掉角等问题，但一个鞠显的问题是，难于控制收缩裂纹，废晶率高。MCMB超缀耪末莜纛颗粒表黼轻组分的粘结律用而完成的自烧结致密亿过程是获得鬻性能制品的关键，其中300～700’C之间的液相烧结，决定了炭素材料黢终产品的特性。这一阶菠要控销适宜静舞溢速度。炭质粉体的自烧结性和最终杳才料的致密化，涉及到粉体物质袭面的熊量状态、纯学溪往窥麓绪过程中静物质j差移辊镯、螽粒生长等科学闯题。本磅究借鉴这些无机非金属材料领域的基本原理和研究

4、思路，绪合有机物前驱体的炭化化学橇瑾，初步探索了MCMB蘧缀粉寒叁浇缭过程中颧粒静耨质迂移梳制及冀敬密化规律。另岁}，本课题黯j莠餐材料静力攀强麦、喾窀、透气茬等主要悭黪进李亍了磊并究，试图拓展其应用领域一质子交换膜燃料电池双极板(PEMFC)；阀时针对高温气冷堆溪援嚣墨熬要求，溅试7楗粒豹力学参数。关键词：中闼穗炭激球超缓耪末痞密度各蠢霹牲炭褪瓣自烧缩微观编构力学性能ABSTRACTHigh-DensitylsotropicCarbons(HDIC)werepreparedfromultra—fineMC

5、MBpowderswithaparticlesizeof0．1-0．5um．muchlessthan5-50“musedinformerresearches．Asaresult，HDlCsampleswiththeflexuralstrengthupto134．3MPaaftercarbonizationand104．7MPaaftergraphitizationⅥ，creobtained．Bymeansoftheanalyticaltechniques，includingTA，SEM，XRDandSOon

6、，theinfluencesofthenatureofMCMBsonsinteringproperties，moldingandsinteringconditionsonthecarbonswereinvestigated．ThemicrostructurestogetherwiththeirdevelopmentofMCMBsandcarbonsaspreparedwerepaidakeyattention．Finally,themechanicalstrength，electricconductivit

7、yandgasproofpropenieswerestudiedindetail．Self-sinterablityofultra-fineMCMBswasconsideredtohefromquitealotoflightmoleculesorsomeactivegroupsadheringtothesurfaceofcarbonspheres—B-resins(B1-Qsfractions)，whicheffectsmuchtothesinteringproperties．TokeepB·resinsa

8、tacontentof8-13％bycontrolextractiontimeoftoluenewasimportantforhjghperformancecarbons．Inaddition．thehardagglomerationswerethouIghttoformamongsuchultra—finepowdersthroughcombining．Grindingwasawaytodes拄oysuchbo