[發明專利]一種炭材料高性能浸漬劑的制備方法

無效

• 申請號: 200910310353.0
• 申請日: 2009-11-25
• 公開（公告）號: CN101717654A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 林起浪;李金土
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C10C3/00
• 分類號: C10C3/00;C08L95/00;C08L87/00;C08L65/00;C08L79/08;C08G61/00;C01B31/02;C01B31/04;C04B35/84
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種高性能浸漬劑的生產方法，具體地說是采用熱固性雙馬來酰亞胺樹脂和工業用中溫煤瀝青共混生產高性能浸漬劑的方法。

背景技術

瀝青浸漬劑是炭材料及其制品的增密補強劑，其所得產品廣泛應用于冶金、機械、電子、核能、航天、航空環境保護及各種民用等領域。在炭材料的生產中，尤其在炭/炭復合材料的制備過程中，浸漬劑瀝青性能的好壞直接影響到浸漬效率和制品的性能。一般情況下，未改性的瀝青殘炭率較低，需要經過多次的浸漬-炭化循環才能達到制品的要求。另外，由于煤瀝青是一種熱塑性樹脂，在炭材料制造過程中，卸壓或炭化都會使瀝青發生倒流，從而影響浸漬效果，為此耗費了大量的物力、人力和財力。因此，研制出高性能、低成本的改性瀝青成為大勢所趨。樹脂由于殘炭率較高，成炭強度大、硬度大、耐酸蝕能力強、對環境污染小，炭化后開孔率高，有利于再次浸漬，而且熱固性樹脂在一定溫度下，易形成三維高度交聯的硬質非晶體，不會發生倒流，也常常用來作為炭材料的基體前軀體。為此，很多學者認為，完全可以把二者混合起來，共炭化處理，來作為炭材料的基體前驅體，發揮各自優勢。目前，許多樹脂(如酚醛樹脂、呋喃樹脂等)用來與煤瀝青共炭化制造炭材料，但是這些樹脂高溫流變性能差，而且固化時有H₂O等小分子生成，形成更多的孔隙，大大降低了浸漬效率，難于滿足航空航天等特殊領域的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高性能炭材料浸漬劑的制備方法，解決現有技術中殘炭率低，浸漬效果差等問題以及在炭材料制造過程中，卸壓或炭化都會使熱塑性樹脂發生倒流等缺陷問題，本發明的浸漬劑在用于炭材料的浸漬-炭化工藝時，可有效減少浸漬-炭化循環次數，從而降低炭材料的生產成本。

本發明采用改性雙馬來酰亞胺樹脂與煤瀝青共混，獲得一種炭材料高性能浸漬劑。

本發明的顯著優點：

(1)工藝過程簡單，能耗低，省時，省力；

(2)可人為控制產品的性能，以滿足不同層次的需要；

(3)產品性能優異，可有效減少浸漬-炭化循環次數，從而降低炭材料的生產成本。

本發明生產的浸漬劑可用于工業電極和石墨材料的浸漬增密工藝中，也可以用于高性能炭/炭復合材料的生產中。

附圖說明

圖1為實例1制備的浸漬劑的溫度粘度曲線；

圖2為實例1制備的浸漬劑經1000℃炭化1h后的光學組織結構；

圖3為實例1制備的浸漬劑的浸漬效率曲線；

圖4為實例2制備的浸漬劑的溫度粘度曲線；

圖5為實例2制備的浸漬劑經1000℃炭化1h后的光學組織結構；

圖6為實例2制備的浸漬劑的浸漬效率曲線；

具體實施方式

具體的制備過程如下：

(1)在原料煤瀝青中添加10-40％(總原料的10-40％，按照重量比)的改性雙馬來酰亞胺樹脂，混合均勻；

(2)將混合料裝入圓柱形鋼制容器中，通入氮氣保護，以2～10℃/min的升溫速率升至100-180℃的溫度；

(3)高速攪拌(轉速5000-10000rpm)5-30min；

(4)自然冷卻至室溫后，得高性能浸漬用瀝青。

其中：改性雙馬來酰亞胺樹脂可以采用如下步驟制備：

原料各組分配比，按質量份數：

烯丙基COPNA樹脂：40-60份

雙馬來酰亞胺BMI：40-60份

按照所述原料配比；稱取烯丙基COPNA樹脂，加入到三口瓶中，采用油浴加熱，升高溫度至100-150℃時，樹脂粘度急劇下降，稱取雙馬來酰亞胺平均分三次加入到三口瓶中，升溫至140-180℃，反應10-25min，即得到改性雙馬來酰亞胺共聚樹脂。

以上改性雙馬來酰亞胺樹脂的原料中用到的烯丙基COPNA樹脂可以采用如下步驟制備：

原料各組分配比，按質量份數：

1-萘酚：10-20份

對苯二甲醇：10-20份

對甲苯磺酸：1-5份

正丁醇：30-50份

氫氧化鉀：10-20份

氯丙烯：10-20份

按照所述原料配比；稱取1-萘酚、對苯二甲醇、對甲苯磺酸置于三口燒瓶中，70-100℃水浴加熱，攪拌30-50min，緩慢滴加正丁醇，然后在該溶液中加入氫氧化鉀，反應10-30min；待溶液逐漸變黑再變紅棕色后，自然冷卻至30-45℃以下，緩慢滴入氯丙烯，加完后升溫至70-95℃，反應3-7小時，隨后抽濾；用正丁醇洗滌至白色，減壓蒸餾即得到烯丙基COPNA樹脂。