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添加剂对中间相沥青炭微球形成的影响

以中温煤沥青为原料,分别添加3%(质量分数)的炭黑、硫、氯化铝和对甲苯磺酸于420℃保温2h制备MCMB,研究比较了这4种添加剂对MCMB制备的影响.实验结果表明,炭黑、氯化铝和对甲苯磺酸作添加剂均能制备小粒径的MCMB,其中炭黑作用下制备的MCMB形度好、粒径均一,但表面粘附有炭黑颗粒且收率低;氯化铝作用下制备的MCMB球形度好,表面光洁,单分散性好,粒径分布相对集中,收率较高;对甲苯磺酸作用下制备的MCMB粒径较小时粘结融并现象严重,粒径较大时有较好的球形度与单分散性;硫作添加剂制备的MCMB粒径较大,球形度差,粘结现象严重.氯化铝是其中较好的添加剂.

关键词: 中间相炭微球 , 煤沥青 , 添加剂

聚合物改性沥青的研究进展

方长青 , 李铁虎 , 郑长征 , 经德齐

材料导报

介绍了目前聚合物改性沥青的研究进展,包括改性聚合物种类、聚合物改性机理及其性能评价方法,并阐述了聚合物改性沥青技术的发展趋势.

关键词: 聚合物 , 改性沥青 , 机理 , 性能

预氧化及热处理温度对中间相炭微球组成和结构的影响

程有亮 , 李铁虎 , 李昊 , 经德齐 , 王珍

功能材料

以中温煤沥青为原料,利用热缩聚法制得中间相炭微球(MCMB).将MCMB在300℃预氧化,利用元素分析、FT-IR、XRD、HRTEM等手段,研究了预氧化后及在不同热处理温度下MCMB组成和结构的变化.结果表明,MCMB预氧化后,氧含量增加,官能团种类增加,微晶结构变差,随着热处理温度升高,杂原子逸出,官能团种类减少,微晶高度和宽度增大,层状结构逐渐规整;当热处理温度为2300℃时,石墨化度为89.53%,MCMB中几乎不存在杂原子,微晶结构极大改善,层间距为0.3363nm,接近石墨层间距,在HRTEM中可观察到显著石墨化条纹.

关键词: 中间相炭微球 , 预氧化 , 红外分析 , 微观结构

添加对甲苯磺酸对中间相炭微球制备的影响

经德齐 , 李铁虎 , 李昊 , 方长青 , 程有亮 , 张政权

功能材料

以中温煤沥青为原料,对甲苯磺酸为添加剂,在硅油分散体系中420℃热处理2h制备中间相炭微球,研究对甲苯磺酸用量对中间相炭微球形成的影响.利用SEM、FT-IR等方法对所得产物进行分析和表征,发现对甲苯磺酸对平面大分子芳烃的生成具有催化作用,能促进中间相炭微球的形成.在一定的热处理条件下,控制PTSA的用量,实现均相成核,能制备出球形度好、粒径均一的中间相球体.

关键词: 中间相炭微球 , 对甲苯磺酸 , 煤沥青

超临界流体对碳纤维/环氧树脂复合材料的降解作用

黄海鸿 , 赵志培 , 成焕波 , 殷晏珍 , 经德齐

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151014.005

为对比分析不同超临界流体对碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料的降解效果，首先，在间歇反应釜中通过超临界流体降解CF/EP复合材料，分析了不同反应温度下超临界 CO2和超临界醇对 CF/EP 复合材料的降解能力，并提出了降解CF/EP复合材料的超临界流体选择方法；然后，采用单丝拉伸测试、SEM以及原子力显微镜等测试手段分析了超临界正丙醇和超临界正丁醇回收碳纤维的力学性能和微观形貌。结果表明：超临界 CO2对CF/EP复合材料的降解能力较弱，正丙醇作为夹带剂时，降解效果有显著提高；超临界正丁醇对 CF/EP 复合材料的降解能力最强，其次为超临界正丙醇，超临界甲醇的降解能力最弱；选用的反应介质介电常数越小、偶极矩越大、溶解度参数与树脂基体越为接近，在超临界状态下CF/EP复合材料越容易降解。使用超临界流体降解 CF/EP复合材料可以得到性能优异的碳纤维，与原始碳纤维相比，通过超临界正丙醇和超临界正丁醇回收的碳纤维单丝拉伸强度保持率在98%以上，且韦氏模数相近。

关键词: 碳纤维/环氧树脂复合材料 , 碳纤维 , 化学回收 , 超临界流体 , 降解

碳纤维复合材料在超临界正丁醇中降解的反应动力学

成焕波 , 黄海鸿 , 刘志峰 , 赵志培 , 经德齐

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151112.003

采用超临界正丁醇在KOH作用下从碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料中回收高性能CF.分析了反应温度和反应时间对CF/EP复合材料中EP降解率的影响,研究了回收CF增强聚丙烯(PP)复合材料的力学性能;分析了降解液相产物组分,研究了EP固化体系在超临界正丁醇中的催化降解历程,建立了降解动力学模型,通过解算动力学参数建立了催化降解动力学方程.结果表明:反应温度和反应时间与EP的降解率呈明显的正相关性;与原CF增强PP复合材料相比,回收CF增强PP复合材料的拉伸强度下降9.2％,弯曲强度下降20.9％,弯曲模量下降10.9％,冲击强度下降7.4％;CF/EP复合材料降解反应主要为EP固化体系分子链段中C-C、—O—等线性链段的断裂以及交联部位C-N的断裂;CF/EP复合材料催化降解的反应级数为2,反应活化能为165.2 kJ·mol-1,指前因子为3.62×1013 min-1,建立的动力学方程可解决反应温度和反应时间不可预估的问题.

关键词: 超临界正丁醇 , 碳纤维/环氧树脂 , 复合材料 , 回收 , 降解 , 动力学

超临界正丙醇回收炭纤维增强环氧树脂复合材料

严华 , 吕春祥 , 经德齐 , 常春报 , 刘纳新 , 侯相林

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(16)60004-5

研究了降解温度、反应时间和添加剂对超临界正丙醇中炭纤维增强环氧树脂基复合材料回收的影响.利用扫描电镜、热重、X射线光电子能谱、接触角和单丝拉伸对回收炭纤维进行表征.结果表明,随温度的升高,复合材料降解速率加快,但回收炭纤维力学性能略微降低.随反应时间的延长,复合材料降解速率降低,回收炭纤维力学性能降低.1％质量含量的KOH能明显提高复合材料的回收效率.伴随KOH含量增加,复合材料降解速率没有明显提高,而使回收炭纤维力学性能变差.合适的反应条件对回收具有清洁表面、良好热稳定性和力学性能完好保留的炭纤维至关重要.回收炭纤维表面化学的微弱变化使回收炭纤维同环氧树脂的接触角略增加.超临界正丙醇是一种回收炭纤维复合材料的有效方法.

关键词: 炭纤维 , 回收 , 临界正丙醇 , 环氧树脂 , 复合材料

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能

苏亚男 , 张寿春 , 张兴华 , 赵振波 , 陈成猛 , 经德齐

新型炭材料

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析.结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa.差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度.同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 wt%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%.GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能.

关键词: 石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮热塑性复合材料 , 力学性能 , 导热性能 , 导电性能