炭質(zhì)中間相生長(zhǎng)和成焦過程中的形貌與結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、炭質(zhì)中間相形成理論的研究對(duì)制備高性能炭素制品具有重要的指導(dǎo)作用。目前，該理論仍有許多值得探討的問題。 本論文以一種中溫煤瀝青為主要原料，以改變?cè)辖M成的形式采用熱縮聚法制備中間相炭微球(MCMB)，考察了不同加入量(無QI煤瀝青和蒽油)的情況下MCMB的收率變化、形貌、織構(gòu)和微結(jié)構(gòu)特征。并進(jìn)一步考察了它們成焦的難易和生焦的性狀。在此基礎(chǔ)上，考察了制備體系中的物理改性問題。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中采用了粒度分析、SEM、OM等分析手段。在大

2、量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，豐富并完善了中間相的形成理論，對(duì)我實(shí)驗(yàn)室提出的“粒狀單元構(gòu)筑理論”(BGBU)給出了進(jìn)一步的補(bǔ)充和證明。 研究發(fā)現(xiàn)，在原料中加入無QI煤瀝青和蒽油后，兩種添加物均在不同程度上影響了MCMB的收率，炭微球斷面結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出“瓢”形、“貝殼”形等多同非定義特征。相應(yīng)地，原料加入蒽油后的制焦難度加大，生焦的性狀也變差，這些結(jié)果運(yùn)用改進(jìn)后的BGBU理論都得到了比較合理的解釋。 在浸漬瀝青中加入炭黑后，炭微球的消光紋

3、復(fù)雜化并出現(xiàn)了新的鑲嵌型炭微球。隨炭黑加入比例的提高，中間相的收率和鑲嵌型炭微球的比例也在增加。從斷面結(jié)構(gòu)上看，體系中出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)炭微球共生的情況。 生球和熟球?qū)χ虚g相的作用機(jī)理是不同的：生球的加入顯著提高了中間相的收率，但不改變其微觀結(jié)構(gòu)和形貌特征。因?yàn)樯蜃鳛椤熬ХN”參與了中間相生長(zhǎng)和發(fā)育的全過程。體系中“晶種”數(shù)量的增多和炭微球生長(zhǎng)發(fā)育方式的多樣化使得體系中生成的炭微球?qū)崿F(xiàn)了由單分散性向多分散性的轉(zhuǎn)變，使制備的炭微球中出

4、現(xiàn)了兩極分化現(xiàn)象；熟球?qū)μ岣咧虚g相收率的幅度不大，隨著加入比例的提高，中間相的收率基本保持不變。因?yàn)轶w系在熱縮聚反應(yīng)達(dá)到一定階段后，成核物質(zhì)處于過飽和狀態(tài)，熟球的加入只是起到了引發(fā)劑的作用而促進(jìn)了液晶化過程，又由于液晶化過程消耗了較多的大片層芳香分子而使縮聚反應(yīng)平衡向生成更多的稠環(huán)芳香分子方向進(jìn)行。 本論文的創(chuàng)新性在于運(yùn)用獨(dú)特的制樣技術(shù)，利用SEM分析炭質(zhì)中間相的形貌與織構(gòu)。結(jié)合分子化學(xué)和超分子理論分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，豐富