酚醛树脂基泡沫炭的发泡行为及其孔结构控制
2016-10-31张永正王艳莉
龚 青, 詹 亮, 张永正, 王艳莉
(华东理工大学 化学工程联合国家重点实验室,特殊功能高分子材料及其相关技术教育部重点实验室,上海200237)
酚醛树脂基泡沫炭的发泡行为及其孔结构控制
龚青,詹亮,张永正,王艳莉
(华东理工大学 化学工程联合国家重点实验室,特殊功能高分子材料及其相关技术教育部重点实验室,上海200237)
结合热塑性酚醛树脂的热失重和粘-温特性,研究了升温速率对其发泡行为及泡沫炭力学性能的影响。结果表明,热塑性酚醛树脂的发泡温区在200~300℃,并遵循热点成核发泡机制;300~600℃温区中产生的裂解气主要影响气泡的膨胀速度,进而影响泡沫炭的孔径及孔结构的均一性;以0.5 ℃/min升至240 ℃,再以3 ℃/min升至600 ℃,所制泡沫炭孔结构较为均一,其平均孔径、密度及压缩强度分别为300 μm、0.51 g/cm3和12.5 MPa。
泡沫炭; 酚醛树脂; 孔结构
1 前言
泡沫炭作为多孔材料,因其独特的微米级孔、三维网状结构及优异的力学性能,使其在导热/隔热[1-3]、电磁屏蔽[4]、吸波[5]、催化[6]等领域具有广阔的应用前景。根据碳质前躯体的不同,泡沫炭主要分为煤基、沥青基和酚醛树脂基泡沫炭3种。中间相沥青,由于分子量分布窄、芳香分子结构易石墨化,是制备高导热泡沫炭的优质前躯体[7,8]。煤或煤沥青的优势在于原料来源丰富、成本低,一方面因其族组成分布较宽需要高压发泡,另一方面因其基体导热系数较低导致在发泡过程中热场难以控制,造成大尺寸泡沫炭孔结构的均一性难以调控[10]。相对以上两种碳质前躯体,酚醛树脂的分子量分布较窄、组分单一,因此在发泡过程中的黏度、粘弹性、裂解反应更易控制,进而在孔径、孔结构的均一性上具有明显优势;……
