泡沫碳及其導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、中間相瀝青基泡沫碳作為一種新生的結(jié)構(gòu)和功能材料，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。它具有高開孔率、輕質(zhì)、耐高溫、熱導(dǎo)率可調(diào)、低熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕以及良好的導(dǎo)電性等優(yōu)異的性能。將泡沫碳石墨化以后得到石墨泡沫，其比熱導(dǎo)率高達(dá)209(W/(m·K))/(g·cm-3)，是銅的5倍，鋁的4倍。石墨泡沫是很好導(dǎo)熱材料，可應(yīng)用于散熱片、熱交換器、夾心材料、蒸發(fā)器等設(shè)備上。
　　 本文結(jié)合聚合物導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀，利用泡沫碳的三維網(wǎng)狀韌帶結(jié)構(gòu)形成連續(xù)

2、熱通道，制備石墨泡沫/聚合物導(dǎo)熱復(fù)合材料，達(dá)到增強(qiáng)聚合物熱導(dǎo)率的效果。文中利用掃描電鏡研究泡沫碳及復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，用固體密度儀及數(shù)學(xué)公式測(cè)試樣品的密度及空隙情況，用索氏抽提裝置測(cè)試中間相瀝青原料的族組分，用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品的抗壓強(qiáng)度，用激光閃光導(dǎo)熱儀測(cè)試泡沫碳及復(fù)合材料的熱擴(kuò)散系數(shù)。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 首先在低溫低壓下成功制備了泡沫碳，溫度低至360℃，僅比軟化點(diǎn)高75℃，壓力低至0.5MPa。在這種條件下發(fā)泡

3、后制備的石墨泡沫孔徑較大，可達(dá)800μm，開孔率多數(shù)在90％以上，方便制備復(fù)合材料時(shí)的浸漬步驟。然后研究了發(fā)泡工藝以及中間相瀝青原料對(duì)石墨泡沫結(jié)構(gòu)及性能的影響，為制備復(fù)合材料做準(zhǔn)備。經(jīng)研究表明，未經(jīng)預(yù)氧化處理的泡沫碳的抗壓強(qiáng)度比經(jīng)過預(yù)氧化的泡沫碳低12%。發(fā)泡溫度越高，石墨泡沫的孔就更加圓，孔徑大小也更均勻。發(fā)泡壓力越大，石墨泡沫的孔壁更厚，孔徑更小，開孔率也更低。
　　 分別用軟化點(diǎn)為285℃和250℃的中間相瀝青制備了石墨泡

4、沫，對(duì)兩種原料進(jìn)行了基本性質(zhì)分析，探討了不同中間相瀝青制備的泡沫碳的結(jié)構(gòu)和空隙差別。研究表明，軟化點(diǎn)較低，熱失重比較多的原料，制備得到的石墨泡沫的孔隙率更高，開孔率也更高。
　　 研究了預(yù)氧化對(duì)泡沫碳結(jié)構(gòu)性能的影響，發(fā)現(xiàn)其對(duì)泡沫碳性能影響不大。因此制備復(fù)合材料時(shí)選用了未預(yù)氧化的泡沫碳，并通過控制發(fā)泡壓力得到不同孔徑及孔隙率的泡沫碳。本文通過真空浸漬的方法，成功制備了石墨泡沫/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。復(fù)合材料的熱擴(kuò)散系數(shù)分別達(dá)到6.54