Углеродная пена, функциональный углеродный материал с сотовой структурой, обладает не только превосходными свойствами, такими как низкая плотность, высокая прочность, стойкость к окислению и регулируемая теплопроводность, но и превосходной технологичностью. Поэтому она может использоваться в качестве теплопроводника, изолятора, носителя катализаторов, биоотвердителя и абсорбера. Она имеет широкие перспективы применения в военной сфере, энергосберегающей строительной изоляции, химическом катализе, биологической очистке сточных вод и энергетике. Углеродную пену можно разделить на два вида: легко пропускающую тепло (теплопроводящую) и препятствующую прохождению тепла (теплоизоляционную). Разница заключается в степени превращения исходного углеродного материала в графит. Мезофазный пек и фенольная смола являются двумя типичными углеродсодержащими прекурсорами для производства углеродной пены с высокой и низкой теплопроводностью соответственно. В настоящее время как термореактивные, так и термопластичные фенольные смолы являются высококачественными углеродсодержащими прекурсорами для производства углеродной пены с низкой теплопроводностью. Используя фенольную смолу в качестве сырья, можно получить фенольную пену путем добавления вспенивателя и отвердителя и вспенивания при нормальном давлении. Углеродная пена затем получается путем высокотемпературной карбонизации. Прочность на сжатие этой углеродной пены составляет менее 0,5 МПа, что ограничивает область ее применения.
Когда Фенольная смола 2402 В качестве сырья используется углеродная пена, поры которой, полученные при различных давлениях вспенивания, имеют форму, близкую к сферической (рисунок 6). Поскольку вспенивающий агент не добавляется, процесс вспенивания происходит по механизму самовспенивания, при котором материал матрицы подвергается реакции крекинга при определенной температуре, генерируя соответствующие низкомолекулярные газы. По мере образования газов они собираются и разрастаются, образуя поры. Вязкость, структура, объем, форма и скорость выделения газа из основного материала изменяются по мере образования крекинг-газа. Это означает, что структура пор в углеродной пене зависит от вязкости основного материала, скорости выделения газа, объема, скорости изменения его вязкости и внешнего давления в диапазоне температур вспенивания.
При температурах вспенивания от 300 до 425 °C фенольная смола 2402 выделяет много крекинг-газа (рисунок 3(а)) и имеет низкую вязкость (<2×104 Па·с, рис. 4(d)). В связи с этим поверхностное натяжение приводит к округлой форме пор. При давлении вспенивания 1,0 МПа низкое внешнее давление вызывает слияние и рост пузырьков, что приводит к увеличению размера пор (500–800 мкм). Кроме того, более крупные поры означают, что углеродная пена имеет более тонкие связи, и многие поры близки к переходу в открытые ячейки (рис. 6(a)).
При повышении давления вспенивания до 3,5 МПа размер пор углеродной пены уменьшается (до 300–500 мкм), связи становятся толще, а структура пор становится более однородной (рисунок 6(b)). При дальнейшем повышении давления вспенивания до 5,0 МПа размер пор продолжает уменьшаться, но однородность структуры пор начинает ухудшаться (рисунок 6(c)). При повышении давления вспенивания до 6,5 МПа структура пор углеродной пены продолжает ухудшаться, но плотность пор увеличивается (рисунок 6(d)).
Когда температура вспенивания превышает 425 °C, вязкость фенольной смолы 2402 быстро возрастает. Давление вспенивания, очевидно, оказывает важное влияние на то, насколько постоянна структура пор и насколько плотна углеродная пена. Если давление вспенивания меньше давления внутри пузырька, крекинг-газ, образующийся позже, все еще может преодолеть вязкость основного материала и продолжать собираться и расти в уже образовавшемся пузырьке. Это приводит к довольно постоянной структуре пор в пузырьке, но новые пузырьки не образуются. Но если давление вспенивания достаточно высоко, крекинг-газ, образующийся позже, может образовывать только новые, более мелкие пузырьки на соединениях уже образовавшихся пузырьков или в основном материале, что ухудшает структуру пор вспененного углерода и увеличивает плотность пор.
Заключение
(1) Способ получения термопластичной фенольной смолы (смола для огнеупоров) Образование пены происходит за счёт её собственной реакции. Степень пенообразования зависит от условий (давления, температуры и времени). На неё также влияет взаимодействие молекул, включая их размер, распределение, потерю веса при нагревании и изменение вязкости с температурой. Вязкость и температура играют ключевую роль.
(2) При нагревании до 300–420 °C фенолформальдегидная смола 2402 быстро разлагается с выделением большого количества газа. Если вязкость материала в этот момент ниже 2×10 Па·с, образующийся вспененный углерод имеет хорошо выраженные круглые пузырьки, равномерно расположенные друг над другом.
(3) Более низкое давление при вспенивании способствует образованию вспененного углерода с равномерными порами. Более высокое давление препятствует слипанию газа и его увеличению, что приводит к образованию большего количества пузырьков. Это делает структуру пор неравномерной и увеличивает количество пузырьков.
Веб-сайт: www.elephchem.com
Вотсап: (+)86 13851435272
Электронная почта: admin@elephchem.com
Поддерживается сеть IPv6
