酚醛基泡沫炭(石墨)显微结构地研究.pdfVIP

酚醛基泡沫炭(石墨)显微结构的研究 赵根祥 程坦 中国科学院山西煤炭化学研究所 太原030001 摘要本文描述了借助显微分析法来研究酚醛基泡沫炭(石墨)试样的显微结构情况和 测定了孔面积分布的统计数据．同时，还在偏振光下观察了试样的消光现象． 关键词 酚醛树脂 泡沫炭(石墨) 显微结构 1前言 随着耐高温尖端技术的迅速发展，迫切需要各式各样的多种性能的耐高温材料，供复 杂而苛刻的条件下使用，从而有力地促进各国对耐高温材料的试制研究。早在上世纪60—70 年代国外就陆续报导了从高聚物出发制取泡沫炭(石墨)在这方面所具有的重要意义uq’。 这种材料既兼有一般炭(石墨)材料的耐高温、耐腐蚀、密度小、抗氧化、有一定的机械 强度和隔热性能好等特征，又有更大孔度的特色。它除作发汗冷却材料的基体外，还可作 为高温隔热材料、核反应器过滤器、油的分离器、高温高频电缆绝缘材料、化学工业中腐 蚀性气体或液体的过滤和催化剂载体用，以及适用于返航飞行器、燃料电池和作为吸收材 料使用。 我们基于过去工作的基础和使用单位的要求以及对国内外文献资料的分析，确立了用 酚醛树脂进行发泡制取泡沫体后再进行热处理，最终得到泡沫炭(石墨)的技术途径。为 获得试样的微结构特征，我们采用了显微分析法在反射光不同倍数的条件下进行了细微的 观察和测量，得到了令人满意的结果。 2 实验部分 2．1试样的制备 采用泡沫高聚物炭化法将酚醛树脂加入一定量的固化剂、发泡剂和添加剂等混合置于 模具中，然后按一定的升温制度加热到预定的温度(在空气气氛中)，冷却后脱模，再将 脱模后的泡沫体置于炭化(石墨)炉中，在高纯氮(氩)气氛保护下，以一定的升温速率 热处理到预定的温度，冷却后即成待测的泡沫炭(石墨)试样。其简单工艺流程如图l所 示。 210 (泡沫石墨) 图I制备酚醛基泡沫炭(石墨)的工艺流程图 2．2试样的显微结构分析 选取了经过900C和2300℃热处理过的泡沫炭(石墨)试样，通过研磨、抛光，将试 样置于德国Eleitz 下进行观察和测量。 3结果与讨论 图2示出了在反射光不同倍数条件下的酚醛基泡沫炭形貌的金相显微镜照片。由圈2 可以看出，当泡沫体经过900(2炭化处理为泡沫炭时，它的显微结构特征为一些不规则形 状的孔所组成，其孔形多呈圆形和椭圆形，而且还有一些孔与孔径相沟通的现象。 b 5 6 0J c‘×10^{0 900℃ 图2 酚醛基泡沫炭形貌的显微图像 图3给出了在反射光不同倍数条件下的酚醛基泡沫石墨形貌的金相显微镜照片。I自圈 3可见当泡沫炭试样经过2300C热处理为泡沫石墨时，在显微镜下观察到大于250u尺0 的孔径数增多，小于25 250 u尺寸的孔径数介于25 u之间尺寸的孔径数相应地减少，H 孔壁变厚和显微结构普遍密实，孔壁微裂纹甚少。同时，我们在放大100倍正变偏振光下 发现试样的消光现象不太明显，这表明试样的晶格排列混乱．定向性较差。 b 5 6，Io c^Iox，o 2300C 图3酚醛基泡沫石墨形貌的显微图像 袭l列出了经不同热处理温度后试样置于金相显微镜下所观察到的统计孔分布的情 况。 0 表1 9 0℃(泡沫炭)和2300℃(泡沫石墨)试样的孔面积分布 孔面移 (96) I样品编号