CC复合材料中间相沥青
中间相沥青基碳纤维复合材料研究进展及发展前景
中间相沥青基碳纤维复合材料研究进展及发展前景摘要：中间相沥青基碳纤维复合材料具有高模量、高热导率和高导电率的性能特点，是航空航天、5G技术及散热结构材料等高科技领域的核心材料，对我国科技发展影响重大。
本文从国内外对中间相沥青基碳纤维复合材料的研究现状谈起，通过考察国内外传统和新型制备工艺以及材料的各项性能发现，目前我国仍处于实验期，材料性能相较于拥有完整制备流程的日本、美国仍有较大差距。
应通过不断完善工艺流程、改善制备工艺、改良制备条件等方法，尽快实现中间相沥青基碳纤维复合材料的国产化和产业化。
0 引言随着科技的迅速发展，人们越来越重视对热学结构材料的热导率、热膨胀系数等热学性能的改良，特别是在当今的航空航天和军事武器等领域中，许多高功率、高集成化的材料在使用时拥有很高的热流密度，这就要求其在不易变形的同时拥有良好的散热性能。
然而，传统的散热材料已经不能达到这种性能水平。
石墨具有高导热率、低密度的特点，在上述领域中有着巨大的发展前景。
在复合材料领域中，碳纤维作为一种含碳质量分数高达95%以上的高强度、高模量的纤维材料，能够满足上述领域中材料的力学性能要求。
特别是中间相沥青基碳纤维（mesophase pitch-based carbon fiber，MPCF）复合材料，因其具有超高模量和比模量、超强导热、导电性、电磁屏蔽性、热膨胀系数低、强耐腐蚀性和耐磨性、密度小、质量低等优良性能，而被广泛应用于航空航天业、高端电子设备制造业、汽车部件材料、体育用品等领域[1-2]。
目前，国内外研究者对于MPCF的相关研究主要集中在制备技术和性能研究两个方面。
本文就MPCF的国内外发展历程、制备工艺、使用性能等研究状况进行阐述分析，并对其发展前景进行展望。
1 研究状况1.1 国内发展历程及研究我国在20世纪70年代开始了对沥青基碳纤维（pitch-based carbon fiber，PCF）的研究。
70年代初期，上海焦化厂成功开发出沥青基碳纤维，此后，中国科学院山西煤炭化学研究所[3]开始了对其制备工艺、性能用途方面的研究，并取得了一定的研究成果。
中间相沥青基碳纤维金属基复合材料
《中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的研究与应用》一、引言中间相沥青基碳纤维金属基复合材料是一种新型的复合材料，在材料工程领域具有广泛的应用前景。
本文将从多个角度对这一主题进行全面评估，并探讨其研究与应用。
二、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的结构与性能2.1 结构中间相沥青基碳纤维金属基复合材料主要由碳纤维、金属基体和中间相沥青组成。
碳纤维具有高强度、高模量和轻质的特点，金属基体具有良好的导热性和导电性，中间相沥青则起到了粘结剂的作用。
2.2 性能中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有优异的力学性能、导热性能和耐蚀性能。
碳纤维的高强度使得复合材料具有很高的强度和刚度，金属基体的导热性和导电性为复合材料的应用提供了广泛的可能性，中间相沥青的使用使得材料的结合更加牢固。
三、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的制备技术3.1 碳纤维预处理在制备中间相沥青基碳纤维金属基复合材料之前，需要对碳纤维进行表面处理，以增强其与金属基体的结合力。
3.2 中间相沥青的应用选择合适的中间相沥青对于复合材料的性能具有重要意义，不同种类的沥青会对复合材料的性能产生不同的影响。
3.3 金属基体的制备在制备过程中，金属基体的制备工艺也是关键的一步，需要考虑金属的种类、形状和表面处理工艺等因素。
3.4 复合材料的成型将处理过的碳纤维与制备好的金属基体进行成型，形成中间相沥青基碳纤维金属基复合材料。
四、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的应用领域4.1 轻质结构材料由于复合材料具有轻质和高强度的特点，适用于飞机、汽车等领域的轻质结构材料。
4.2 热传导材料由于金属基体的导热性，中间相沥青基碳纤维金属基复合材料适用于热传导材料的制备。
4.3 耐蚀材料碳纤维和金属基体的耐蚀性能使得复合材料适用于化工设备和海洋工程等耐蚀材料的制备。
五、个人观点与总结中间相沥青基碳纤维金属基复合材料作为一种新型的复合材料，在材料工程领域具有重要的应用前景。
复合材料的研究和制备技术将对材料工程领域带来重大影响，同时也为推动材料工程领域的发展做出了重要贡献。
CC复合材料
用于叶片和活塞, 可明显减轻重量, 提高燃烧室的温度, 大幅度提高热效率。
涡轮发动机
4．内燃发动机
发动机活塞和活塞环； 高性能密封材料
C/C复合材料因其密度低、优异的摩 擦性能、热膨胀率低,从而有利于控 制活塞与汽缸之间的空隙,目前正在 研究开发用其制活塞。
浸渍热固 性树脂
碳化、 墨化
通入HC化 合物气体
加热分解、 沉积
化学气相沉积法
C/C复 合材料
立式化学气相沉积炉
C/C复合材料的展望
今后将以结构C/C复合材料为主，向功能和多功能C/C复 合材料发展；
在编制技术方面：由单向朝多向发展； 机械针织技术方面：由简单机械向高度机械化、微机化
和计算机程控全自动化发展； 应用方面：由先进飞行器向普通航空和汽车、非航天高
C/C复合材料的用途
1．刹车领域的应用
C/C复合材料刹车盘的实验性研究于上世纪1973年第一次用于飞 机刹车。一半以上的C/C复合材料用做飞机刹车装置。
1.重量轻、耐温高 2.比热容比钢高2. 5 倍 3.同金属刹车相比可节省40 % 的结构重量 4.碳刹车盘的使用寿命是金属的5~7倍 5.刹车力矩平稳，刹车时噪声小
C/C复合材料在偏光下 的三种基本显微结构
C/C复合材料的性能
1．高温性能好：耐烧蚀 （3000℃ ）；耐高温（升华温度 3800℃）；强度随温度的升高不降反升的独特性能，使其作为 高性能发动机热端部件和使用于高超声速飞行器热防护系统。 2．低比重、高比强、高比模、低热膨胀系数。 3．耐热冲击、耐烧蚀、耐含固体微粒燃气的冲刷。 4．质量轻，密度为1.65-2.0g/cm3，仅为钢的四分之一。
中间相沥青的制备方法研究进展
中间相沥青的制备方法研究进展中间相沥青，是指沥青在水和岩石表面的相互作用中形成的一种粘结材料。
它在道路建设和水泥混凝土结构中具有重要作用，能够提高材料的粘结性和耐久性。
随着交通运输和基础设施建设的不断发展，中间相沥青的制备方法研究也越来越受到重视。
本文将结合当前研究进展，探讨中间相沥青的制备方法及其未来发展方向。
中间相沥青的制备方法可以分为物理法和化学法两大类。
物理法主要是通过改变沥青的温度、压力和环境条件等，来促使其形成中间相状态。
化学法则是通过添加各种添加剂和改性剂，来改变沥青的化学结构，以期达到中间相状态。
目前，物理法和化学法均在制备中间相沥青的研究中得到了广泛应用。
物理法中，温度和压力是最常见的促使沥青形成中间相的方法之一。
通过控制加热温度和压力，可以使得沥青在水和岩石表面形成中间相状态，从而提高其颗粒间的粘结力。
还有一些研究表明在特定的环境条件下，如湿度和 pH 值等，可以影响沥青的中间相转化过程。
物理法中存在着能耗高、生产周期长等问题，因此其在实际应用中受到了一定的限制。
化学法则是通过添加各种化学添加剂和改性剂来改变沥青的化学结构，从而实现中间相状态的形成。
目前，常用的添加剂有丙烯酸树脂、丁基丙烯酸等，这些添加剂可以与沥青分子中的双键发生反应，从而改变其分子结构，提高其在水和岩石表面的粘结性。
一些研究还发现，通过微观尺度上的表面改性，如纳米级颗粒和表面活性剂等，在一定条件下也可以促使沥青形成中间相状态。
化学法中存在着添加剂对环境的影响和沥青分子结构的改变等问题，因此对于添加剂的选择和使用方法有着一定的限制。
中间相沥青的制备方法在不断发展和完善中。
未来的研究重点主要有以下几个方面：研究如何将物理法和化学法相结合，利用物理手段促使沥青形成中间相状态，再通过添加剂对其进行改性，从而实现更高效、更环保的中间相沥青制备方法。
研究如何开发更多新型的添加剂和改性剂，以满足不同环境条件下的中间相沥青制备需求。
含碳耐火材料用中间相沥青的制备
工 艺复 杂 ， 应控 制 苛 刻 ， 反 生产 成 本 也 高 ， 难 在 耐 很 火材 料 领域 中大规 模 应 用． 本文 研 究 了以武 钢 中温 煤沥 青为 原料 ， 用 热 聚合一 剂抽 提 法制 备 高结 焦 采 溶
按 ＧＢ ７ ７ ８ ８ ２ － ８标 准 测 定 了煤 沥青 、 聚 合 沥 热 青 及 中 问相 沥青 的结 焦值 ． 定 了抽 提 前 后 沥青 的 测
摘 要 以 中温煤 沥 青 为原料 ， 通过 热 聚合一 剂抽提 法制备 了 中 间相 沥 青 ， 溶 并考 察 了热 聚合
工艺参数 （ 温速 率 、 聚合 温度 和 时间） 中间相形 成 的影响 ． 用热分 析仪 和红 外光谱 仪分 析 了 升 热 对 采 热聚合 前后 沥 青 的热性 能和 结 构 变化 ， 并在 光 学显微 镜 和扫描 电子 显微 镜 下观 察 了中 间相 沥青炭 化 前后 的微观 结构 ． 结果 表 明 ， 聚合 工 艺参数 直接 影响 热聚合 反应 过程 及热 聚合 沥青 的结 焦值 和 热 中 间相 的产 率 ， 最佳 热 聚合 条件 为 ：． Ｃ／ ｎ ４ ０ Ｃ，０ｈ 升 温速 率、 聚合 温度和 时 间） 制得 ３５ ｍｉ ， ４ １ （ 热 ．
中 间相 沥 青基 炭一 复合 材料 ｌ 、 间相 沥青 基 泡沫 炭 ９中 ］
物 （ ） 量 为 ６ ９ ， 发分 含量 为 ６ ． １ ， ＱＩ含 ．５ 挥 ４ １ 灰分
０ ２ ， ． ７ 水分 ０ ６ ． 原 料煤 沥 青进 行表 面 清洗 和 ． 将 粉碎 处 理 后 放入 热 聚 合 反 应 釜 中， ２ ５ Ｃ／ ｎ， 以 ． ｍｉ ３ ５ Ｃ／ ｎ ４ ５ ． ｍｉ和 ． Ｃ／ ｎ三 种 不 同 的升 温 速 率 升 ｍｉ
中间相沥青基碳纤维金属基复合材料
中间相沥青基碳纤维金属基复合材料中间相沥青基碳纤维金属基复合材料一、引言中间相沥青基碳纤维金属基复合材料是一种重要的结构材料，具有广泛的应用前景。
它由中间相沥青基体和碳纤维增强体构成，同时具备了沥青基材料的优良性能和碳纤维增强材料的高强度、高刚度等特点。
本文将从不同角度出发，对中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的深度和广度进行评估和探讨，力求为读者全面理解该复合材料的性能和应用提供有价值的信息。
二、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的优点1. 高强度和高刚度：碳纤维增强体的加入使得复合材料具备了优异的强度和刚度，适用于各种结构件的制造。
2. 轻量化：相比于金属材料，中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有较低的密度，可以降低结构的整体重量。
3. 耐腐蚀性：中间相沥青基体具有良好的耐腐蚀性能，可以在多种恶劣环境中使用，延长结构的使用寿命。
4. 易加工性：中间相沥青基材料可通过热压、压模等工艺进行成型，成本相对较低且加工过程相对简单。
三、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的性能评估1. 力学性能中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的力学性能是其应用中最重要的指标。
通过实验和数值模拟的方法可以评估材料在拉伸、弯曲、剪切等加载条件下的力学性能特性，如强度、刚度、断裂韧性等。
这些评估结果可以帮助工程师选择合适的复合材料用于不同结构工程的设计和制造。
2. 耐热性能中间相沥青基碳纤维金属基复合材料在高温环境中的性能表现是评估其耐用性和可靠性的关键。
通过热循环实验、热导率测试和热膨胀系数测试等可以评估材料的耐热性能。
这些评估结果有助于确定材料在高温工况下的适用性和工程设计的安全性。
3. 导电性能由于碳纤维增强体的加入，中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有优异的导电性能。
通过测试材料的电阻率和热导率等指标，可以评估材料的导电性能，为电子设备散热、防雷和静电保护等应用提供技术支撑。
四、中间相沥青基碳纤维金属基复合材料的应用领域1. 航空航天中间相沥青基碳纤维金属基复合材料具有轻量化和高强度的特点，适用于航空器结构件的制造，如机翼、尾翼、机身等。
中间相沥青族组成及预氧化对CC复合材料性能的影响的开题报告
中间相沥青族组成及预氧化对CC复合材料性能的影
响的开题报告
题目：中间相沥青族组成及预氧化对CC复合材料性能的影响
摘要：碳纤维（CF）/环氧树脂（EP）复合材料（CC）作为一种新型材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域。
然而，在实际应用中，CC的热稳定性和耐久性仍然是存在问题，其主要原因是中间相沥青（BC）的不稳定性和易发生氧化降解。
因此，本研究旨在探究BC族组成及预氧化处理对CC 复合材料性能的影响，为提高CC的耐久性和热稳定性提供理论和实验依据。
本文研究将通过以下几个方面展开：
1.对BC族的组成和结构进行分析和研究，探究BC族对CC复合材料热稳定性和耐久性的影响。
采用红外光谱和核磁共振等技术对BC族进行表征，并通过热重分析和动态热机械分析等手段探究BC族的热稳定性和耐久性变化规律。
2.采用不同预氧化方式对CC复合材料进行改性处理，探究预氧化处理对BC族组成和结构、材料力学性能及热稳定性的影响。
比较不同预氧化处理方式的效果，选取最佳方案进行后续实验。
3.基于前期实验结果，设计并制备不同BC族组成和预氧化处理方式的CC复合材料，考察其力学性能、热稳定性和耐久性变化规律，并分析影响因素和机理。
总之，本研究旨在通过探究BC族组成和预氧化处理对CC复合材料性能的影响，为改善CC的热稳定性和耐久性提供新思路和方法。
中间相沥青基2D-CC复合材料制备及性能研究的开题报告
中间相沥青基2D-CC复合材料制备及性能研究的开题报告一、研究背景和目的中间相沥青基2D-CC复合材料是一种新型的高性能复合材料，在航空航天、汽车、能源等领域具有广泛的应用前景。
本研究旨在探究中间相沥青基2D-CC复合材料的制备技术与性能，并对其应用进行分析。
二、研究内容和方法1. 研究内容（1）中间相沥青的制备及其性质分析；（2） 2D-CC 的制备及其组成结构分析；（3）中间相沥青基2D-CC复合材料制备技术探究；（4）中间相沥青基2D-CC复合材料的力学性能、热学性能及耐腐蚀性能测试与分析；（5）中间相沥青基2D-CC复合材料在工程领域中的应用分析。
2. 研究方法本研究将采用以下方法进行研究：（1）中间相沥青的制备及其性质分析：采用传统的沥青混合料制备工艺，同时结合化学分析方法和物理性能测试手段对其进行性质分析。
（2） 2D-CC 的制备及其组成结构分析：采用化学气相沉积法制备2D-CC材料，并通过扫描电镜和XRD等手段对其组成结构进行分析。
（3）中间相沥青基2D-CC复合材料制备技术探究：运用化学混合和机械研磨等方法对中间相沥青与2D-CC材料进行复合，研究合理的复合技术参数。
（4）中间相沥青基2D-CC复合材料的力学性能、热学性能及耐腐蚀性能测试与分析：采用TGA、DMA、机械拉伸等多种测试手段对中间相沥青基2D-CC复合材料的力学性能、热学性能及耐腐蚀性能进行测试与分析。
（5）中间相沥青基2D-CC复合材料在工程领域中的应用分析：结合具体工程案例，分析中间相沥青基2D-CC复合材料在不同领域的应用情况。
三、研究意义中间相沥青基2D-CC复合材料是一种新型高性能材料，具有极大的应用价值。
本次研究将为其制备技术与性能的探究奠定基础，为其在工程领域的应用提供指导，并有助于推动相关理论研究的深入发展。
中间相沥青的制备方法研究进展
中间相沥青的制备方法研究进展相沥青是一种具有高稳定性、高可塑性和高强度的复合材料，被广泛应用于路面、桥梁、机场跑道和地铁路基等工程中。
其制备方法可以根据不同的特性和应用场景进行调整，具有多种方式。
一、沥青-胶体组成法沥青-胶体组成法是一种常用的相沥青制备方法，它通过将沥青和胶体材料混合制成的胶凝体作为原料，通过加热、搅拌等工艺将原料固化形成相沥青。
这种方法制备的相沥青具有优异的拉伸性和承受压力的能力，并且可以根据胶体材料不同的组成比例，实现沥青基质和增强材料的调整和控制。
二、聚合物复合物法聚合物复合物法是一种常见的相沥青制备方法，它采用聚合物和增强材料混合，并通过热压或化学反应等方式固化在一起形成沥青缓和剂增强体。
这种方法制备的相沥青稳定性好，耐热性高，并且可以根据不同的聚合物和增强材料的组合，控制相沥青的物理和化学性质。
三、溶剂抽提法溶剂抽提法是一种利用化学溶剂对沥青进行提取和分离的方法，通过从沥青中分离出单体和聚合物等成分，再将其与增强材料混合形成相沥青。
这种方法制备的相沥青具有高强度和高稳定性，并且可以根据不同的溶剂选择应用于不同类型的沥青。
四、纳米颗粒增强法纳米颗粒增强法是一种利用纳米颗粒增强沥青的方法，通过将纳米颗粒添加到沥青中，增强沥青材料的力学性能和稳定性。
这种方法制备的相沥青具有优异的耐磨性能、抗老化性能和导热性能，并且可以根据纳米颗粒的不同种类和数量，调整相沥青的性能和应用场景。
综上所述，相沥青的制备方法具有多样性和灵活性，可以根据不同的特性和应用场景进行调整和优化。
在今后的研究中，需要进一步深入探究其制备过程中的物理和化学机理，探索新的增强材料和工艺，提高相沥青的性能和应用效果。
含碳耐火材料用中间相沥青的制备
第30卷 第4期2007年10月煤炭转化COAL CONV ER S I ONV o l .30 N o.4O ct .2007 3湖北省青年杰出人才基金资助项目(2007ABD 032)、河南省基础与前沿技术研究计划项目(072300420170)和武汉科技大学校级重点项目(2006XZ1).1)硕士生;2)教授,武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地,430081 武汉;3)高级工程师,濮阳耐高温材料(集团)股份有限公司,457100 河南濮阳;4)高级工程师,武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司,430082 武汉收稿日期:2007207201;修回日期:2007208202含碳耐火材料用中间相沥青的制备3李士强1) 赵 雷2) 李亚伟2) 贺中央3) 雷中兴4) 李远兵2) 摘 要 以中温煤沥青为原料,通过热聚合2溶剂抽提法制备了中间相沥青,并考察了热聚合工艺参数(升温速率、热聚合温度和时间)对中间相形成的影响.采用热分析仪和红外光谱仪分析了热聚合前后沥青的热性能和结构变化,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了中间相沥青炭化前后的微观结构.结果表明,热聚合工艺参数直接影响热聚合反应过程及热聚合沥青的结焦值和中间相的产率,最佳热聚合条件为:3.5℃ m in ,440℃,10h (升温速率、热聚合温度和时间).制得的中间相沥青结焦值为85.5%,热裂解温度在300℃以上,炭化结构为薄带状叠合的板状炭质结构.关键词 中温煤沥青,中间相沥青,热聚合,溶剂抽提,炭化结构中图分类号 TQ 522.650 引 言20世纪60年代,自B rook s 等[1]首次在偏光显微镜下观察沥青热处理时发现液晶状各向异性炭质中间相球体以来,因中间相沥青原料来源丰富、性能优异、价格低廉而被视为高级炭材料的优秀母体,逐步形成了系列中间相产品的开发和应用.[2]已开发出的中间相产品包括已工业化了的中间相沥青基炭纤维、超高功率电极用针状焦和锂离子二次电池电极用中间相炭微球等[328],处于实验室研究阶段的有中间相沥青基炭2炭复合材料[9]、中间相沥青基泡沫炭、超高比表面积活性炭[10]、催化剂载体和炭膜等.在耐火材料领域,Kanno 等[11]以萘基中间相沥青(NM P )分别和热塑性酚醛树脂、热固性酚醛树脂混合作为镁碳砖的结合剂;在国内,水恒福等[12]以煤焦油为原料自制中间相沥青作为镁碳砖结合剂.两者研究都表明其性能优于酚醛树脂.从目前看,中间相沥青用途多样,其选用的原料和制备方法也不同.一般而言,制备中间相沥青的原料有煤沥青或煤焦油、石油沥青和纯芳烃等,在这些原料制备中间相沥青过程中往往加入催化剂、交联剂或供氢剂等,生产工艺复杂,反应控制苛刻,生产成本也高,很难在耐火材料领域中大规模应用.本文研究了以武钢中温煤沥青为原料,采用热聚合2溶剂抽提法制备高结焦值中间相沥青,考察了热聚合工艺参数(聚合温度、聚合时间和升温速率)对沥青结焦值和中间相沥青产率的影响,分析了热聚合前后沥青的热性能和结构变化,观察了中间相沥青炭化前后的微观结构,旨在寻找一种性价比合理的中间相沥青的生产方法,为碳复合耐火材料提供高性能结合剂.1 实验部分实验所用原料为武钢中温煤沥青,其软化点为83.5℃,甲苯不溶物(B I )含量为15.03%,喹啉不溶物(Q I )含量为6.95%,挥发分含量为64.11%,灰分0.27%,水分0.6%.将原料煤沥青进行表面清洗和粉碎处理后放入热聚合反应釜中,以2.5℃ m in ,3.5℃ m in 和4.5℃ m in 三种不同的升温速率升温至430℃,440℃,450℃和460℃四个反应温度点之一,并分别保温4h ,6h ,8h ,10h 和12h 后,风冷至室温,得到热聚合沥青.将得到的热聚合沥青进行溶剂抽提5h ～10h ,再经真空干燥得到中间相沥青,中间相的产率计算公式为:中间相沥青产率=(抽提后残留物质量 抽提前热聚合沥青质量)×100%.按GB 8727—88标准测定了煤沥青、热聚合沥青及中间相沥青的结焦值.测定了抽提前后沥青的质量变化,计算出了中间相的产率.利用红外光谱仪(BRU KER V ER T EX 7.0)对原料沥青、热聚合沥青及制得的中间相沥青进行结构分析,测试样品为KB r 压片.使用综合热分析仪(N ET ZSCH STA 449C )分析了煤沥青、热聚合沥青和制得的中间相沥青在加热过程中的变化,测试条件为N 2气氛,升温速率为10℃ m in .在扫描电子显微镜(Ph ili p s QUN TA 400)上观察了制备的中间相沥青及其炭化结构,中间相沥青粉末采用超声分散在玻片上后进行真空喷金.2 结果与讨论2.1 热聚合工艺对中间相沥青形成的影响以3.5℃ m in 分别升温至430℃,440℃,450℃和460℃处理6h 后,4种热聚合沥青的结焦值和中间相产率的变化趋势见图1.由图1可以看出,在图1 处理温度对结焦值和中间相产率的影响F ig .1 Effect of p rocessing temperature on cok ing valueand m esophase yield■——Cok ing value ;●——M esophase yield450℃以前,随着热处理温度的升高,热聚合沥青的结焦值有升高的趋势,而中间相沥青的产率提高较快;至450℃,热聚合沥青的结焦值最高,中间相产率达到最高;进一步提高处理温度,热聚合沥青的结焦值变化趋于平缓,中间相沥青产率有降低的趋势.为此,实验选择了440℃和450℃两个热聚合温度点,分别考察了热聚合时间对热聚合过程的影响(见图2).从图2a 可以看出,在440℃下,随着热聚合时间的延长,热聚合沥青的结焦值逐渐增加,同时,中间相沥青的产率也大幅度提高,但超过10h 后,中间相的产率有降低趋势.而在450℃时(见图2b ),随着热聚合时间的延长,沥青的结焦值和中间相的产率虽然也增加,但其中间相产率和440℃时的相近,而且过高的反应温度使得中间相沥青聚合程度增大,其喹啉不溶物含量也急剧上升,从而使制得的中间相沥青的黏结性能大大降低.所以,440℃和10h图2 处理时间对结焦值及中间相产率的影响F ig .2 Effect of p rocessing ti m e on cok ing valueand m esophase yielda ——440℃;b ——450℃■——Cok ing value ;●——M esophase yield可以被认为是合适的热聚合温度和时间.为了进一步优化热聚合工艺参数,实验还研究了升温速率对热聚合过程的影响(见图3).从图3可以看出,适当提高升温速率,有利于提高热聚合沥青的结焦值和中间相沥青的产率,但是当升温速率高于3.5℃ m in 时,中间相沥青产率呈下降的趋势,因此,热聚合过程合适的升温速率为3.5℃ m in.图3 升温速率对结焦值和中间相产率的影响F ig .3 Effect of heating rate on cok ing valueand m esophase yield■——Cok ing value;●——M esophase yield2.2 中间相沥青的化学结构第61页图4为制备的中间相沥青和煤沥青的红外吸收光谱曲线.图4中741c m -1处为芳环上C H 面外弯曲振动的特征吸收峰,1600c m -1～1400c m -1处的吸收峰为芳烃的骨架CC 伸缩06煤 炭 转 化 2007年振动特征吸收峰,和中温煤沥青相比,热聚合沥青由于体系中仍有大量的轻质芳烃存在,1067c m -1处仍有明显的分化吸收峰;而中间相沥青在此处的特征吸收带范围变宽,只表现在1580c m -1和1430c m-1处有两个明显的特征吸收峰,这说明沥青中复杂的小分子芳烃已经聚合为规整的大分子聚合物,而煤沥青在3850c m -1～3600c m -1处的系列吸收峰为沥青中杂原子的X —H 特征吸收峰,这一带的吸收峰在中间沥青的红外光谱图上只剩下3840c m-1和3740c m -1处两个较为微弱的吸收峰,这说明煤沥青经过热聚合生成中间相沥青后,其所含的杂原子基本不进入中间相体系.图4 中间相与煤沥青的红外光谱F ig .4 FT 2I R curvesa ——Coal tar p itch ;b ——T reated p itch (3.5℃ m in ,440℃,10h );c ——M esophase p itch2.3 热性能分析制备的中间相沥青与煤沥青的热失重曲线对比见图5.由图5可以看出,制备的中间相沥青的裂解图5 中间相与煤沥青的热失重曲线F ig .5 T GA curvesa ——Coal tar p itch ;b ——T reated p itch (3.5℃ m in ,440℃,10h );c ——M esophase p itch温度大于300℃,远远高于煤沥青的热失重起始温度,且失重率远远低于煤沥青,制备的中间相沥青在800℃时失重为32.3%,而煤沥青560℃时失重已达到43.47%,热聚合沥青由于还含有大量的轻质组分,失重也较高,这主要由于中间相沥青的聚合程度提高,生成平面状大分子,挥发分大大降低,从而使热失重率降低.这样不仅使以中间相沥青为原料的后续产品有毒物质排放量大大降低,在其实际使用时可以达到环保要求,还可以很大程度地提高残炭率,改善产品的性能.2.4 微观结构图6为制备的中间相沥青的扫描电子显微镜照片.由图6可以看出,尚未完全溶并的中间相小球体图6 制备的中间相沥青扫描电镜照片F ig .6 SE M i m ages of m esophase p itch附着于中间相的边角部位,由此可以推断,该中间相沥青的成长过程经历了中间相小球体的形成和融并等过程,最终从各向同性的沥青中生长成整体炭质中间相.这与原料中温煤沥青中含有原生的Q I 以及高温聚合反应体系有关.由于原料煤沥青含有一定量的原生Q I ,则热聚合反应体系为非均相成核体系,球核的生成几乎是同时的,成核完成后体系中几乎不再有新的球核生成[4],中间相的形成靠球体的长大、融并来实现的,其中融并并不是简单的物理融并过程,其中会伴随着聚合反应的进一步发生,为聚合溶并过程.而反应体系中间相球体的长大、融并和聚合反应是随机的,最终形成整体中间相沥青,而中间相在各向同性的沥青中处于一种特定的“胶束溶液”状态,造成中间相被各向同性的沥青小分子所包围的结构.第62页图7为制得的中间相沥青的炭化产物断面的扫描电子显微镜照片.由图7可以看出,该中间相炭化结构为层带状组合,层与层之间相互叠合,有机结合在一起,形成板状炭质层,这就从另一个方面证明了制备的产品为整体中间相.显然,该层带状叠合的炭化结构在其石墨化时将具有较高的石墨化程度.16第4期 李士强等 含碳耐火材料用中间相沥青的制备图7 制备的中间相沥青的炭化产物断面SE M 照片F ig .7 SE M i m ages of cok ing p roduct fracture3 结 论1)含有一定量Q I 组分的煤沥青可以制备中间相沥青,溶剂抽提可以对热聚合后的沥青进行有效分离,得到整体中间相沥青.制得的中间相沥青残炭率为85.4%,热裂解温度在300℃以上,焦化结构为层带状叠合而成的板状炭质层结构.2)该中温煤沥青制备中间相沥青的最佳条件为:以3.5℃ m in 的升温速率升温至440℃下保温10h .参 考 文 献[1] B rook s J D ,T aylo r G H .T he Fo r m ati on of Graph itizing Carbons from the L iquid Phase [J ].Carbon ,1965,3:1852193.[2] M och ida I ,Ko rai Y ,Ku C H et a l .Chem istry of Synthesis ,Structure ,P reparati on and A pp licati on of A rom atic 2derived M e 2sophase P itch [J ].Carbon ,2000,38:3052328.[3] 王 惠,乔占平,董发昕等.石油沥青制备中间相沥青[J ].材料科学与工程,2001,19(2):58260.[4] 李同起,王成扬,郑嘉明等.非均相成核中间相炭微球的形成过程及其结构演变[J ].新型炭材料,2004,19(4):2812288.[5] 李同起,王成扬.中间相炭微球研究进展[J ].炭素技术,2002,3:22227.[6] 李同起,王成扬.炭质中间相形成机理研究[J ].新型炭材料,2005,20(3):2782285.[7] 黄美荣,李新贵.中间相沥青的制备与应用[J ].石油化工,1998,27:62266.[8] 吕永根,凌立成,刘 朗等.中间相炭微球的活化[J ].煤炭转化,1999,22(2):66269.[9] 周少荣,白世鸿,乔生儒等.碳 碳复合材料基体用中间相沥青[J ].材料工程,1997(2):10212.[10] 王晓瑞,金鸣林.炭素前驱活性质对活性炭比表面积的影响[J ].煤炭转化,2006,29(3):68270.[11] Kanno K ,Ko ike N ,Ko rai Y .M esophase P itch and Pheno lic R esin B lends as B inders fo r M agnesia 2graph ited B rick s [J ].Carbon ,1999,37:1952201.[12] 水恒福,冯映桐,高晋生.中间相沥青用作镁炭砖结合剂的可行性研究[J ].华东理工大学学报,2002,28(1):51254.PREPARAT I ON OF M ES OPHASE P ITCH FOR CARB ONCOM POSITE REFRACT ORYL i Sh iq i ang Zhao L e i L iYawe i L e i Zhongx i ng 33and L iY uanb i ng (H ubei R ef ractory and H ig h 2te m p era tu re Ceram ics K ey L abora tory ,W uhan U n iversity of S cience and T echnology ,430081W uhan ;33W ug ang R ef ractory Co .L td .,430082W uhan )ABSTRACT M esop hase p itch has been p repared from m edium p itch th rough h igh tem peratu re self 2po lyreacti on and ex tracti on via so lven t .T he heatingrate ,p rocessingtem peratu re and p rocessing ti m e w ere investigated .T he resu lts indicated that the op ti m umconditi on s w ere 440℃,10h at a heating rate of 3.5℃ m in fo r the heating rate ,p rocessingtem peratu re and p rocessing ti m e .T he ob tained m esophase p itch had a h igh cok ing value ,ther m ogravi m etic analysis starting w eigh t lo ss tem p eratu re w as above 300℃.T he SE M p ictu re show s an en sem b le m esop hase structu re and a band stack 2up p late 2like cok ing structu re .KEY WOR D S m edium p itch ,m esophase ,ther m al po lym erizati on ,so lven t ex tracti on ,26煤 炭 转 化 2007年。
中间相沥青基C／C复合材料的微观结构与断裂韧性
中间相沥青基C／C复合材料的微观结构与断裂韧性刘皓;李克智【摘要】使用偏光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及单边缺口梁弯曲法，研究了中间相沥青基C／C复合材料的微观结构与断裂韧性。
研究结果表明：中间相沥青基体碳在偏光显微镜下呈现出较强的光学活性。
在扫描电子显微镜和透射电子显微镜下呈片层条带状结构，晶格条纹排列规整，择优取向度很高，基体／纤维的界面为“裂纹型”界面。
材料特有的微观结构可以提高其断裂韧性，在载荷-位移曲线中表现为载荷先下降后仍继续增大，而后为台阶式下降。
材料呈现出假塑性断裂特征，断裂韧性达到12．29 MPa·m1／2。
【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】4页(P7-10)【关键词】C/C 复合材料;中间相沥青;微观结构;断裂韧性【作者】刘皓;李克智【作者单位】榆林学院能源化工研究中心陕西榆林 719000;西北工业大学材料学院，陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TB332C/C复合材料是一种高性能新型复合材料，由于具有低密度、高比强和耐高温等优异性能，广泛应用于医学、摩擦和航空航天领域[1-4]。
但作为结构材料，由于其脆性大、韧性差，易发生灾难性和突发性的破坏，制约了其进一步的推广应用[5-6]。
为此，许多学者展开了深入的研究。
文献[7-9]通过改善热解碳组织结构以及预制体结构等方法增强了C/C复合材料的韧性。
文献[10]利用中间相沥青的向列型液晶特性，构造结合强度适中的界面，以及在基体碳中构造多层次的界面，以提高C/C复合材料的力学性能，其不足之处在于主要研究了材料的弯曲性能，没有对材料的断裂韧性进行深入研究。
因此，本文在以前研究的基础上，选用中间相沥青作为基体前驱体，采用液相浸渍-碳化工艺，制备了中间相沥青基C/C复合材料，使用偏光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及单边缺口梁弯曲法，研究了中间相沥青基C/C复合材料的微观结构与断裂韧性，并加以分析讨论。
中间相沥青及其应用研究进展
中间相沥青及其应用研究进展摘要：中间相沥青的各种优异性能使其成为制备许多高级功能材料的优质前驱体，并在高新材料领域得到越来越多的重视。
本文简述了国内外中间相沥青的发展历程，介绍了其性质、形成机理以及多种中间相沥青基炭素材料的研究现状，并展望了中间相沥青的应用及发展方向。
关键词：中间相沥青；形成机理；性能Abstract：Key words：引言按照传统理论，中间相的概念可以解释为：一般物质若以晶体状态存在则呈现光学各向异性，以液体状态存在则呈现光学各向同性。
但是，有一类物质在从晶体转变为液体过程（或逆过程）的中间阶段，能呈现为一种光学各向异性的混浊流体状态，既是液体形态同时又具有晶体光学各向异性特征，结晶学中称之为液晶，物相学中则称之为中间相[1]。
中间相沥青(液晶相沥青)是一种由相对分子质量为370~2000的多种扁盘状稠环芳烃组成的混合物。
一般认为，1961年Tayler在澳大利亚研究煤焦化时发现了光学各向异性中间相小球。
1965年，他和Brooks [2]对中间相球体的微观结构、形成机理进行了研究，并首次解释了各向同性沥青向各向异性沥青转化的过程。
这为液相炭化的研究和炭素行业的发展揭开了新的篇章，同时也为制备高性能新型炭材料奠定了基础。
在50年的发展历程中，中间相沥青作为一种典型的碳质中间相原料，由于它来源广泛，性能优异、价格低廉、较高的炭产率和可加工性强等优点而被公认为是高级功能炭材料的优秀前驱体，比如针状焦、中间相沥青基炭纤维、中间相沥青基泡沫炭、中间相沥青基电极材料、中间相沥青基炭/炭复合材料等。
这些功能性材料将在国防工业、航空航天、尖端科技、日常生活等领域发挥巨大的作用。
我国在此领域的研究起步较晚，但天津大学、大连理工大学、北京化工大学和中科院山西煤炭研究所等单位做了大量的工作，并取得了可喜的进展。
本文介绍了中间相沥青的性质及其制备原料、以及中间相的形成机理，并就国内外几种中间相沥青基炭材料的研究现状进行了综述。
合成制备碳化硅衍生碳-中间相沥青炭复合材料的方法-化工论文-化学论文
合成制备碳化硅衍生碳-中间相沥青炭复合材料的方法-化工论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1 引言锂离子电池由于具有高电压、高能量密度、循环寿命长、无污染、无记忆效应等优点，被广泛的用在移动电话、笔记本电脑等电子产品上[1].但同时其倍率性能和功率密度有待提高[2].超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件，与传统电容器相比具有更高比电容量和能量密度，与电池相比则具有更高的功率密度[3],在电动汽车，太阳能、风能发电装置等辅助电源，军事、航空航天领域有着广阔的应用前景[4-5].超级电容器比锂电池可以在更短的时间内充放电，在超级电容器中，电荷只储存在电极表面，可以更快的传递电荷，但同时只有相对较低的能量密度[6].超级电容器的性能很大程度上取决于电极材料的性能[7],研究最早技术最成熟的是多孔碳材料，常用的碳电极材料有活性炭、碳纤维、炭气凝胶、碳纳米管、碳化物衍生碳（CDCs）[8-9]等。
其中碳化物衍生碳是一种新型的备受关注的超级电容器电极材料。
碳化物衍生碳通过Cl2刻蚀得到微孔，而得到的孔的尺寸主要取决于碳化物前驱体的结构，即被原子和它们的含量都可能影响孔的大小，孔的体积和孔的分布情况[10].在不改变初始碳化物的有序结构的情况下，通过可调控的孔结构和高的比表面积可以提供较大的吸附容量[11-13].单纯以碳化物衍生碳作为电极活性物质的超级电容器虽然表现出较高的比容量特性，但是和传统活性炭电极类似，仍主要依靠衍生碳大的比表面积和特殊的孔结构在电极表面发生物理吸附过程进行储能，能量密度不高。
目前文献集中在通过纯碳化物刻蚀得到衍生碳的研究上，很少有将碳化物衍生碳和其他的材料结合起来研究其性能。
本文以中间相沥青和聚碳硅烷为原料，将其混合均匀后在高温下炭化、石墨化，得到碳化硅/中间相沥青炭前驱体的网络结构。
将Cl2作为刻蚀剂，在一定温度下刻蚀中间相沥青炭中所含的碳化硅，得到碳化硅衍生碳/中间相沥青炭复合材料。
cc复合材料
cc复合材料
CC复合材料。
CC复合材料是一种由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新型材料，
具有优异的综合性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
它的出现不仅提高了产品的性能和质量，还大大降低了生产成本，具有广阔的发展前景。
首先，CC复合材料具有优异的机械性能。
相比于传统材料，CC复合材料的强
度和刚度更高，同时具有较低的密度，因此在航空航天领域得到了广泛应用。
它不仅可以减轻飞机、火箭等载具的重量，还能够提高其飞行速度和燃油效率，降低运行成本，为航空航天事业的发展做出了重要贡献。
其次，CC复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
在海洋工程、化工设备等领域，
材料常常需要长期暴露在潮湿、腐蚀性环境中，传统材料容易受到腐蚀而失效，而CC复合材料能够很好地抵抗腐蚀，保持稳定的性能，因此在这些领域有着广泛的
应用前景。
另外，CC复合材料还具有优异的导热性能和电磁性能。
在电子产品、通信设
备等领域，要求材料具有良好的导热和屏蔽性能，以保证设备的正常运行和通信质量，而CC复合材料能够满足这些要求，因此在这些领域也有着广泛的应用。
总的来说，CC复合材料具有优异的综合性能，被广泛应用于各个领域，为相
关行业的发展带来了巨大的推动力。
随着科技的不断进步和材料工艺的不断改进，相信CC复合材料的应用领域会越来越广，性能会越来越优越，为人类创造出更多
的奇迹。
中间相沥青微球
0.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Capacity (mAh/g)
三、针状焦（Needle Coke)
3.1 性能和用途
二战以后，电炉炼钢朝大型化和超高功率（UHP）发 展，人造石墨电极在炼钢中作为电的导体使用，对电炉 炼钢的发展起着支撑性作用。
锂离子电池的特性-1
高的能量密度
与相同容量的Ni-Cd和NiMH电池相比，锂离子电池 的重量减少了一半，体积减 少了20％～50％。
锂离子电池的特性-2
高的工作电压
锂离子电池的工作电压为 3.6V左右，为Ni-Cd和NiMH电池的三倍，因此可以 减少所需电池的数目，利于 电子设备的微型化。
锂离子电池的特性-3
LixCy
负极反应
LiCoO2
+ yC
charge discharge Li1-xCoO2 + LixCy
总反应
在充放电的过程中，Li+在两个电极之间往返 嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries)。
锂离子电池理想的负极材料应满足以下要求
（1）电子导体 （2）嵌入的过程中电极电位变化较小，并接近金 属锂； （3）有较高的比容量； （4） 有较高的充放电效率； （5）在电极材料内部和表面，锂离子具有较高的扩 散速率； （6）具有较高的结构稳定性、化学稳定性和热稳定 性； （7） 价格低廉，容易制备。
无“记忆”效应
与Ni-Cd电池相比，锂离子 电池无“记忆”效应（在循 环过程中因充放电到未饱 和的程度而导致的充电容 量减小的效应），因此可 以实现部分充电。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中间相沥青形成机理
中间相沥青的应用
高性能炭纤维 粘结剂 泡沫炭
高性能炭纤维
中间相沥青基炭纤维是将中间相沥青熔融后进行纺丝制成 纤维,由于在喷丝过程超高的杨氏模量(>900GPa)。经过 2800℃石墨化处理后的中间相沥青基炭纤维具有极佳的导 热性能
粘结剂
中间相沥青最重要的一个应用是制备高性能 C/C 复合材料 的炭基体。由于中间相沥青具有高密度,高炭化收率和易石 墨化等特点,其制备的 C/C 复合材料性能优异。使用石墨、 MgO 和中间相沥青在 600℃下烧结的氧化镁炭砖机械强度 达到 10MPa。石墨化后具有光学各向异性结构的中间相沥 青可以极大提高氧化镁炭砖的抗氧化性能。并且均匀分散
在 MgO 表面的中间相沥青提高了氧化镁炭砖在 900-1300℃
下强度。现在这种以中间相沥青作为粘结剂制备的氧化镁
炭砖已经在钢铁工业上得到大规模应用。
泡沫炭
泡沫炭是一种石墨化多孔炭材料。它是以中间相沥青为原 料，采用特殊发泡工艺经2800℃高温处理制备的。其具有 高强度(抗压强度达到 20MPa),低密度(02-0.8g/cm3),良好的 高温适应性(在惰性环境中可以耐受高达 3000℃的高温),适 中的导电和导热性能和极大比表面积的开孔结构等优异的 性能。
(2) 制备中间相的原料还可以为纯多环芳烃化合物如:萘, 蒽,甲基萘等。
中间相沥青的性质
中间相沥青在一定的温度范围内会转变为液晶态,其内部片 层状的多环芳烃大分子会以类石墨结构进行排列和自组装 从而形成向列型液晶。由于其内部的分子具有高度的取向 性,使其在高温处理时很容易石墨化。 Nhomakorabea 中间相沥青
中间相沥青由于片状多环芳烃大分子具有取向性结构,是一
碳/碳复合材料
中间相沥青的性质与应用
姓名：吴佳育 学号：2014231001
碳/碳复合材料
以碳为基体，利用碳纤维进行增强得到的碳复合材料，
叫做C/C复合材料（Carbon/Carbon Composite）
它具有良好的机械性能、耐热性、耐腐蚀性、摩擦减
振特性及热、电传导特性等特点。
质轻、比强度、比弹性模量都很高 。可用来制作火箭
在300℃～1500℃的惰性气氛(N2)中进行，炭纤维生成的主要 阶段。除去大量的氮、氢、氧等非碳元素，改变了原PAN纤维 的结构，形成了炭纤维。含碳量95%左右。
300~1500℃，N2，张力
预氧化纤 维
乱层石墨结构
(二维六边形网状结构， 层间无序，含C量>92％)
石墨化
在2000℃～3000℃的温度下，密封装置，施加压力，保护气体 (Ar)中进行。目的是使纤维结构转变为规整的石墨晶体结构，
液相浸渍法
液相浸渍法是最早使用和最常用的增密 C/C 复合材料的 方法,其工艺流程如图
沥青浸渍法
炭纤维预成型体经过沥青等浸渍剂后，经预固化，再经炭
化后获得的基体碳。
(1) 浸渍沥青相对密度与增密效果直接相关,沥青的相对密 度越大,浸渍后 C/C复合材料的增密效果越好。 (2) 浸渍沥青的相对黏度越低,浸渍剂进入炭纤维织体及气 孔的阻力越小,在达到目标增重效果时所需的温度和压力条 件越低
三维结构
四维结构
炭纤维
炭纤维 —— 由有机纤维或低分子烃气体原料在惰性气氛中 经高温 (1500º C) 碳化而成的纤维状碳化合物，其碳含量在 90%以上
碳纤维微观结构是由几乎平行于纤维轴向排列的类石墨微 晶构成，这样的结构使纤维表现各向异性特征。
平行于纤维纵向的弹性模量、强度和热/电传导性能较大， 而横向相应的性能要比纵向小一个数量级。
炭纤维
石墨微晶组成原纤维，直 径50nm左右，长度数百纳 米。原纤维呈现弯曲、彼 此交叉的许多条带状结构 组成，条带状的结构之间 存在针形空隙，大体沿纤 维轴平行排列。
炭纤维的制备
有机纤维碳化法： 将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维，然后在惰性气氛 中高温焙烧碳化，使有机纤维失去部分碳和其他非碳原子，
与纤维轴方向的夹角进一步减小以提高碳纤维的弹性模量
致密化
成型后的预制体含有许多孔隙,密度也低,不能直接应用,须将炭 沉积于预制体,填满其孔隙,才能成为真正的结构致密、 性能优 良的碳/碳复合材料,此即致密化过程. 传统的致密化工艺大体 分为液相浸渍和化学气相沉积两种。
基体碳
典型的基体碳有热解碳（CVD碳）和浸渍碳化碳。前者是 由烃类气体的气相沉积而成；后者是合成树脂或沥青经炭 化和石墨化而得。 树脂碳和沥青碳：均是碳纤维预成型体经过浸渍树脂或沥 青等浸渍剂后，经预固化，再经碳化后获得的基体碳。
发动机的喷管、航天飞机的襟翼、飞机的制动盘等。
碳/碳复合材料
碳/碳复合材料的制备
预成型体
预成型体是一个多孔体系，含有大量空隙。如三维碳/碳复 合材料预成型体中的纤维含量仅有40%，也就是说其中空隙 就占60% 。 碳/碳复合材料的预成型体可分为单向、二维
和三维，甚至可以是多维方式，大多采用编织方法制备。
中间相沥青 —— 性质与应用
中间相沥青
中间相沥青是高分子化合物,有机化合物或者沥青,重质油 等的混合物在经过液相炭化过程中出现的缩合多环芳烃大 分子堆叠取向的中间体或这种状态。早期研究发现中间相
沥青是一种向列型液晶,其液晶分子为盘状,制备中间相沥
青的原料往往分子量较大。但是随着对中间相沥青的研究 进一步深入,人们对中间相沥青的定义也进行了新的扩展: (1) 中间相分子不一定为盘状分子,也可以为棒状分子如萘 系中间相沥青
种向列型液晶,与传统沥青相比具有高炭化收率,易石墨化, 高密度等优点。人们发现使用中间相沥青代替普通沥青浸 渍炭纤维编织体是一种高效制备高性能 C/C 复合材料的方 法,并且制备的复合材料具有极好的导热性能。科研工作者 投入了大量精力研究和制备高性能中间相沥青,并将其应用 于制备 C/C 复合材料。
CVD
化学气相沉积法(CVD)是非常成熟的制备高密度 C/C 复合 材料的工艺。其基本工艺和原理是将炭纤维编制体放入沉 积炉中,通入反应气体(如CH4等),加热至反应温度。反应气
体在受热的条件下发生热解反应生成活性基团,当其与预制
体相接触时转变为炭并沉积下来。其反应模型如下所示(以 CH4为例):
形成以碳为主要成分的纤维状物。此法用于制造连续长纤维。
气相法： 在惰性气氛中将小分子有机物(如烃或芳烃等）在高温下沉积 成纤维。此法用于制造晶须或短纤维，不能用于制造长纤维
炭纤维的制备
聚丙烯腈基炭纤维（PAN-CF)的制备工艺
预氧化 PAN纤维 200~300℃ 六元环的梯形结构
O2，张力
炭化