一种炭材料高性能浸渍剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种炭材料高性能浸渍剂的制备；属于炭材料领域，解决现有技术中残炭率低，浸渍效果差等问题以及热塑性树脂在炭材料制造过程中，卸压或炭化都会使沥青发生倒流等缺陷问题，主要是以煤沥青为原料，添加一定量的热固性改性双马来酰亚胺树脂进行共混改性。按照本发明专利技术的方法制备的浸渍剂的残炭率高，并可有效减少浸渍－炭化循环次数，降低炭材料的生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高性能浸渍剂的生产方法，具体地说是采用热固性双马来酰亚胺树脂和工业用中温煤沥青共混生产高性能浸渍剂的方法。
技术介绍
沥青浸渍剂是炭材料及其制品的增密补强剂，其所得产品广泛应用于冶金、机械、 电子、核能、航天、航空环境保护及各种民用等领域。在炭材料的生产中，尤其在炭/炭复 合材料的制备过程中，浸渍剂沥青性能的好坏直接影响到浸渍效率和制品的性能。 一般情 况下，未改性的沥青残炭率较低，需要经过多次的浸渍-炭化循环才能达到制品的要求。另 外，由于煤沥青是一种热塑性树脂，在炭材料制造过程中，卸压或炭化都会使沥青发生倒 流，从而影响浸渍效果，为此耗费了大量的物力、人力和财力。因此，研制出高性能、低成本 的改性沥青成为大势所趋。树脂由于残炭率较高，成炭强度大、硬度大、耐酸蚀能力强、对环 境污染小，炭化后开孔率高，有利于再次浸渍，而且热固性树脂在一定温度下，易形成三维 高度交联的硬质非晶体，不会发生倒流，也常常用来作为炭材料的基体前躯体。为此，很多 学者认为，完全可以把二者混合起来，共炭化处理，来作为炭材料的基体前驱体，发挥各自 优势。目前，许多树脂(如酚醛树脂、呋喃树脂等)用来与煤沥青共炭化制造炭材料，但是 这些树脂高温流变性能差，而且固化时有H20等小分子生成，形成更多的孔隙，大大降低了 浸渍效率，难于满足航空航天等特殊领域的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高性能炭材料浸渍剂的制备方法，解决现有技术中残 炭率低，浸渍效果差等问题以及在炭材料制造过程中，卸压或炭化都会使热塑性树脂发生 倒流等缺陷问题，本专利技术的浸渍剂在用于炭材料的浸渍_炭化工艺时，可有效减少浸渍_炭 化循环次数，从而降低炭材料的生产成本。 本专利技术采用改性双马来酰亚胺树脂与煤沥青共混，获得一种炭材料高性能浸渍 剂。 本专利技术的显著优点 (1)工艺过程简单，能耗低，省时，省力； (2)可人为控制产品的性能，以满足不同层次的需要； (3)产品性能优异，可有效减少浸渍_炭化循环次数，从而降低炭材料的生产成 本。 本专利技术生产的浸渍剂可用于工业电极和石墨材料的浸渍增密工艺中，也可以用于 高性能炭/炭复合材料的生产中。附图说明 图1为实例1制备的浸渍剂的温度粘度曲线； 图2为实例1制备的浸渍剂经IOO(TC炭化lh后的光学组织结构； 图3为实例1制备的浸渍剂的浸渍效率曲线； 图4为实例2制备的浸渍剂的温度粘度曲线； 图5为实例2制备的浸渍剂经IOO(TC炭化lh后的光学组织结构； 图6为实例2制备的浸渍剂的浸渍效率曲线；具体实施例方式具体的制备过程如下 (1)在原料煤沥青中添加10-40% (总原料的10-40%，按照重量比)的改性双马 来酰亚胺树脂，混合均匀； (2)将混合料装入圆柱形钢制容器中，通入氮气保护，以2 10°C /min的升温速 率升至100-18(TC的温度； (3)高速搅拌(转速5000-10000rpm) 5_30min ; (4)自然冷却至室温后，得高性能浸渍用沥青。 其中改性双马来酰亚胺树脂可以采用如下步骤制备 原料各组分配比，按质量份数 烯丙基COPNA树脂40-60份 双马来酰亚胺BMI :40-60份 按照所述原料配比；称取烯丙基COPNA树脂，加入到三口瓶中，采用油浴加热，升 高温度至100-15(TC时，树脂粘度急剧下降，称取双马来酰亚胺平均分三次加入到三口瓶 中，升温至140-18(TC，反应10-25min，即得到改性双马来酰亚胺共聚树脂。 以上改性双马来酰亚胺树脂的原料中用到的烯丙基COPNA树脂可以采用如下步 骤制备 原料各组分配比，按质量份数 1-萘酚10-20份 对苯二甲醇10-20份 对甲苯磺酸l-5份 正丁醇30-50份 氢氧化钾10-20份 氯丙烯10-20份 按照所述原料配比；称取l-萘酚、对苯二甲醇、对甲苯磺酸置于三口烧瓶中， 70-10(TC水浴加热，搅拌30-50min，缓慢滴加正丁醇，然后在该溶液中加入氢氧化钾，反应 10-30min ;待溶液逐渐变黑再变红棕色后，自然冷却至30_45°C以下，缓慢滴入氯丙烯，加 完后升温至70-95t:，反应3-7小时，随后抽滤；用正丁醇洗涤至白色，减压蒸馏即得到烯丙 基COPNA树脂。 本专利技术所制备的浸渍剂的最终性能还可以根据不同要求通过共混温度、共混时间 和改性双马来酰亚胺树脂添加量来控制。 本专利技术的实施例如下 实施例1 : (1)改性双马来酰亚胺树脂的制备 将l-萘酚、对苯二甲醇、对苯甲磺酸按一定的比例(50 : 47 : 3，重量比)加入三 口烧瓶中，在氮气保护下油浴升温至IO(TC搅拌10 60min得到B阶COPNA树脂。按一定的比例(28 : 43 : 13 : ie，重量比)称取得到的B阶coPNA树脂、正丁醇、氢氧化钾和烯丙基氯，将B阶COPNA树脂加入三口烧瓶中，升温至90-10(TC，加热溶于正丁醇中；然后在 该溶液中加入氢氧化钾，降温至45°C以下，用滴液漏斗缓慢滴入烯丙基氯，反应1 4h得到 烯丙基COPNA树脂。再按一定比例(56 : 44，重量比)称取得到的烯丙基COPNA树脂和双 马来酰亚胺树脂，加入三口烧瓶中，升温至13(TC反应10 60min得到试验用改性双马来酰 亚胺树脂。 (2)高性能浸渍剂的制备取86. (TC软化点中温煤沥青80克，改性双马来酰亚胺树脂20克，在温度14(TC下转速为10000r/min下搅拌10min，得到浸渍剂沥青软化点IO(TC，残炭率60. 1%。 将裁好的炭毡(50mmX10mm)与上述浸渍剂一起放入高压浸渍罐中，严格密封后，边抽真空边加热，到达预定温度(150 200°C )后停止抽真空，充氮气加压至0. 9MPa，保温保压60min后取出材料进行冷却，然后以5°C /min的速度升温至IOO(TC保温1小时后，随炉冷却。 实施例1所制浸渍剂经IOO(TC炭化lh后的光学组织结构为中流线型(MFA)结构 (图2)，经过五次浸渍-炭化循环后，C/C复合材料的密度即可达到1. 514g/cm3(图3)。 实施例2 根据实施例1步骤(1)制备改性双马来酰亚胺树脂。取86. (TC软化点中温煤沥 青60克，改性双马来酰亚胺树脂40克，在温度14(TC下转速为10000r/min下搅拌10min， 得到浸渍剂沥青软化点118. 5t:，残炭率65. 2% 。 将裁好的炭毡(50mmX10mm)与上述浸渍剂一起放入高压浸渍罐中，严格密封后， 边抽真空边加热，到达预定温度(150 200°C )后停止抽真空，充氮气加压至0. 9MPa，保温 保压60min后取出材料进行冷却，然后以5°C /min的速度升温至IOO(TC保温1小时后，随炉冷却。 实施例2所制浸渍剂的流变行为同热固性树脂相似，体系的粘度曲线呈U型曲线 (图4)，可有效抑制炭材料制备过程中卸压或炭化沥青发生倒流。浸渍剂经IOO(TC炭化lh 后的光学组织结构为细粒镶嵌(Mf)结构(图5)，经过四次浸渍炭化循环后，C/C复合材料 的密度即可达到1. 522g/cm3(图6)。 本专利技术不局限于此，凡是采用改性双马来酰亚胺树脂与沥青共混工艺来制备的炭 材料浸渍剂，均在此专利保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭材料高性能浸渍剂的制备方法，其特征在于：采用改性双马来酰亚胺树脂与煤沥青共混，获得一种炭材料高性能浸渍剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林起浪，李金土，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]