炭石墨材料的制备及其抗氧化性能的研究

论文摘要

炭石墨材料具有许多优良的性能，如良好的导电性和导热性、高温强度高、耐热性、耐磨性、耐化学腐蚀性、低弹性、易于精加工以及独特的自润滑性，这使得炭石墨材料具有非常广的应用领域。但是由于炭石墨材料的机械性能和高温抗氧化性较差等原因，大大限制了材料的应用与发展，因此，寻求更好的炭石墨材料配方、优化炭石墨材料的性能是炭石墨材料研究和发展的重点。本研究以石油焦、石墨和酚醛树脂为主要实验原料，成功制备出了机械性能较高的炭石墨材料。通过正交实验确定了炭石墨材料的最佳原料配比，同时考察了石油焦、石墨、酚醛树脂、成型压力、添加剂种类、浸渍剂种类等因素对炭石墨材料机械性能和抗氧化性能的影响。以炭石墨材料焙烧后密度为主要评价标准，通过正交实验得到最佳原料配比为：石油焦：石墨：酚醛树脂：炭黑=10:4:9:1；在一定范围内，炭石墨材料的机械强度随石墨用量的增大而减小，随酚醛树脂用量的增大而增大。通过添加剂法向炭石墨材料中添加硼酸和碳化硅，可起到优化其抗氧化性能的作用，其中添加硼酸的炭石墨材料的氧化起始温度比无添加剂炭石墨材料的起始氧化温度提高180℃，氧化终了温度提高250℃。浸渍硼酸和磷酸二氢钠混合液的炭石墨材料的抗氧化性能较为优良，这是由于浸渍剂向炭石墨材料中引入了硼氧键和磷氧键的缘故。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 炭石墨材料
• 1.2.1 炭石墨材料的原料
• 1.2.2 炭石墨材料的分类
• 1.2.3 炭石墨材料的生产工艺流程
• 1.3 炭石墨材料的氧化机理
• 1.4 碳材料的抗氧化方法
• 1.4.1 基体改性法
• 1.4.2 涂层法
• 1.5 炭石墨材料的发展
• 1.6 课题研究内容
• 第2章 实验
• 2.1 仪器和设备
• 2.1.1 主要原料
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.2 工艺流程
• 2.2.1 炭石墨材料制备工艺流程
• 2.3 炭石墨材料性能表征
• 2.3.1 电阻率的测定
• 2.3.2 抗折强度的测定
• 2.3.3 抗压强度的测定
• 2.3.4 气孔率的测定
• 2.3.5 水分用量的测定
• 2.3.6 挥发分的测定
• 2.3.7 灰分用量的测定
• 2.3.8 SEM 分析
• 2.3.9 TG-DTA 分析
• 第3章 炭石墨材料的制备及其性能的研究
• 3.1 炭石墨材料原料的选择
• 3.2 原料配比对炭石墨材料性能和组织结构的影响
• 3.2.1 原料配比对炭石墨材料的密度的影响
• 3.2.2 原料配比对炭石墨材料的抗压强度的影响
• 3.2.3 原料配比对炭石墨材料的电阻率的影响
• 3.2.4 原料配比对炭石墨材料组织结构的影响
• 3.3 石墨用量对炭石墨材料性能的影响
• 3.3.1 石墨用量对炭石墨材料体密度的影响
• 3.3.2 石墨用量对炭石墨材料机械强度的影响
• 3.3.3 石墨用量对炭石墨材料电阻率的影响
• 3.3.4 石墨用量对炭石墨材料显微组织的影响
• 3.4 石油焦对炭石墨材料性能的影响
• 3.4.1 石油焦对炭石墨材料密度的影响
• 3.4.2 石油焦对炭石墨材料机械强度的影响
• 3.4.3 石油焦对炭石墨材料电阻率的影响
• 3.4.4 石油焦对炭石墨材料显微组织的影响
• 3.5 粘结剂对炭石墨材料性能的影响
• 3.5.1 酚醛树脂对炭石墨材料性能的影响
• 3.5.2 中温沥青对炭石墨材料性能的影响
• 3.6 添加剂对炭石墨材料性能和组织结构的影响
• 3.6.1 添加剂种类和用量对炭石墨材料性能的影响
• 3.6.2 添加剂种类和用量对炭石墨材料机械强度的影响
• 3.6.3 添加剂对炭石墨材料的显微组织的影响
• 3.7 浸渍剂对炭石墨材料性能和组织结构的影响
• 3.7.1 浸渍剂种类对炭石墨材料密度的影响
• 3.7.2 浸渍剂对炭石墨材料机械强度的影响
• 3.7.3 浸渍剂对炭石墨材料的组织结构的影响
• 3.8 成型压力对炭石墨材料性能的影响
• 3.8.1 成型压力对炭石墨材料密度的影响
• 3.8.2 成型压力对炭石墨材料机械强度的影响
• 3.8.3 成型压力对炭石墨材料电阻率的影响
• 3.8.4 成型压力炭石墨材料的显微组织的影响
• 3.9 本章小结
• 第4章 炭石墨材料抗氧化性能的研究
• 4.1 石墨用量对炭石墨材料抗氧化性能的研究
• 4.2 酚醛树脂对炭石墨材料抗氧化性能的研究
• 4.3 添加剂对炭石墨材料抗氧化性能的研究
• 4.4 浸渍剂对炭石墨材料抗氧化性能的研究
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录