生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相的形成機(jī)理研究.pdf

1、碳質(zhì)中間相是制備高性能碳材料的優(yōu)質(zhì)前驅(qū)體,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于碳纖維、泡沫碳、針狀焦、碳-碳復(fù)合材料和中間相炭微球的工業(yè)化制造中。碳質(zhì)中間相是重質(zhì)芳香烴類物質(zhì)(煤焦油、石油)在熱處理初期,多環(huán)芳香烴分子發(fā)生熱縮聚而產(chǎn)生的一種向列型液晶物質(zhì),其結(jié)構(gòu)、組成對(duì)碳材料的性能有重要影響。碳質(zhì)中間相的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,形式多樣,其性質(zhì)隨原料化學(xué)組成和加工條件而變化,從而使得其制備工藝十分復(fù)雜。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,制備碳質(zhì)中間相的原料擴(kuò)展到合成樹脂或純芳烴縮聚而成

2、的合成瀝青,如萘瀝青、聚氯乙烯/聚乙烯混合瀝青等。然而,最原始的原料還是來(lái)自石油和煤。隨著油氣資源的急劇減少,石油將會(huì)供不應(yīng)求,加上人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日趨重視,開發(fā)潔凈可再生資源成了緊迫而有重要意義的課題。農(nóng)業(yè)中的秸稈、木屑等生物質(zhì)無(wú)疑具有這樣的好處,而我們則需要找到一種可以方便利用可再生的生物質(zhì)來(lái)制取中間相的方法,以更合理的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)中間相的形成。本文利用木屑、秸稈、蘋果渣等生物質(zhì)為原料,反應(yīng)劑/改性劑為催化體系,采用熱處理方法,制

3、備生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相。它具有光學(xué)各向異性,自燒結(jié)性和自粘結(jié)性等特點(diǎn)。其粘結(jié)性能優(yōu)良,在高溫碳化時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的收縮,由此可以得到高強(qiáng)度和良好成型的碳?jí)K。此制備方法工藝簡(jiǎn)單,成本低,能耗低,具有資源、環(huán)保等多方面重要意義。本文對(duì)木屑、秸稈等形成的碳質(zhì)中間相進(jìn)行了元素分析,溶解性能研究,在POM,SEM,TEM下觀察其微觀形貌。并對(duì)研究了不同反應(yīng)條件對(duì)生成的碳質(zhì)中間相的微觀形貌和數(shù)量的影響。對(duì)秸稈衍生的碳質(zhì)中間相分析了其中硅元素的形態(tài)變化。