[發明專利]一種增韌高導熱泡沫炭的制備方法

在審

• 申請號: 201810199233.7
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108358185A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 雷廣云;何偉仁;張建初
• 申請（專利權）人: 江蘇新億源環保科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/225;C25B1/00;C25D11/08;C22C1/08
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 朱親林

本發明涉及泡沫炭制備技術領域，具體涉及一種增韌高導熱泡沫炭的制備方法。本發明將絲瓜絡棉體浸入自制懸浮液中，得到負載聚四氟乙烯的絲瓜絡棉體，向絲瓜絡棉體中滴入鋁熔體，將填充鋁的絲瓜絡棉體放入馬弗爐中，得到絲狀泡沫鋁模板，將絲狀泡沫鋁模板作為陽極，石墨棒作為陰極，電解氧化得到陽極氧化鋁泡沫模板，將膨脹石墨酸液、瀝青、環氧樹脂混合得到混合樹脂，將混合樹脂熔體澆注于陽極氧化鋁泡沫模板上，得到泡沫炭預成型體，將泡沫炭預成型體放入管式爐中，得到增韌高導熱泡沫炭，本發明通過向絲瓜絡棉體中負載聚四氟乙烯提高絲瓜絡作為模板的耐熱性能，膨脹石墨酸液對混合樹脂炭化過程有促進作用，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及泡沫炭制備技術領域，具體涉及一種增韌高導熱泡沫炭的制備方法。背景技術

泡沫炭是一種由孔泡和相互連接的孔泡壁組成的具有三維網狀結構的輕質多孔材料，具有低密度、高強度、高導熱導電、抗沖擊、吸波、降噪、耐化學腐蝕、低熱膨脹系數等優異性能，被廣泛應用航空航天，火箭輪船等領域，諸如航空航天器和衛星的熱轉移交換系統、火箭的抗沖擊和減噪發射平臺、化工廠的大型熱交換器和計算機器件的小型排熱器件，另外，還可應用于催化劑載體、氣體吸附劑、過濾裝置、生物材料等領域，因此泡沫炭的研究有著非常重要的意義。

20世紀90年代以前的泡沫炭基本上是以樹脂為前驅體。而到90年代出現了新一代泡沫炭，其研究方向主要集中于用瀝青和煤作為前驅體替代樹脂制備泡沫炭。其制造工藝往往要求高溫高壓，或加入發泡劑，或加入模板等人為的造泡制備泡沫炭。然而，與金屬或高分子材料比較，泡沫炭的一個顯著缺點是力學性能及導熱性能較差，主要表現為脆性較大、韌性差、和強度低，不能滿足具體工況條件下的應用，尤其是在苛刻環境下的應用，限制了泡沫炭的進一步發展和應用。另外，泡沫炭還存在開孔率低的缺陷，在許多領域受到了限制。主要表現在：低的開孔率使得活性物質難以進入泡沫炭內部，其表面不能得到充分利用，并且低的開孔率導致泡沫炭的熱導率較低，在散熱性能方面效果差，不能用作熱交換器和散熱材料使用。

至今，國內仍未實現泡沫炭的工業化生產，其根本原因在于：1、中間相瀝青是一種易于石墨化的碳質前軀體，適宜于制備高導熱泡沫炭，不宜用作制備隔熱材料，且中間相瀝青的成本很高；2、當以酚醛樹脂為原料時，所制泡沫炭脆性很大，因此在整體結構控制、孔結構的均一性控制、結構的穩定性控制方面難度相當大；3、以煤為原料時，只能采用間歇式高壓發泡，難以實現連續化工業生產；4、由于發泡溫度、壓力高，需要增加槽模壁厚，影響傳熱速率和溫度場的均勻性，造成泡沫炭內部孔隙結構不均勻。

因此，研制出一種能夠解決上述性能問題的泡沫炭非常有必要。

發明內容

本發明主要解決的技術問題，針對目前泡沫炭開孔率低，低開孔率使得活性物質難以進入泡沫炭內部，其表面得不到充分利用，導致泡沫炭的熱導率較低，在散熱性能方面效果差，不能用作熱交換器和散熱材料使用，另外開孔后的成型泡沫炭在高溫高壓條件下脆性大，局部易產生裂縫的缺陷，提供了一種增韌高導熱泡沫炭的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種增韌高導熱泡沫炭的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）將絲瓜絡內層空心部分去除，得到外層密實的絲瓜絡棉體，將聚四氟乙烯粉末與乙酸乙酯混合得到懸浮液，向懸浮液中加入絲瓜絡棉體，加熱升溫，保溫，得到負載聚四氟乙烯的絲瓜絡棉體；

（2）將鋁絲放入真空蒸發機中，加熱升溫，將負載聚四氟乙烯的絲瓜絡棉體放入真空室中，向絲瓜絡棉體滴入鋁熔體，直至負載聚四氟乙烯的絲瓜絡棉體不能溢出鋁熔體，得到填充鋁的絲瓜絡棉體；

（3）將填充鋁的絲瓜絡棉體放入馬弗爐中，加熱升溫，在空氣氣氛下保溫，得到絲狀泡沫鋁模板，將400～500mL磷酸溶液、8～10g聚乙二醇、20～30g氯化鎳混合，得到電解液，將絲狀泡沫鋁模板作為陽極完全浸入電解液，石墨棒作為陰極插入電解液中，以直流電電解處理，得到陽極氧化鋁泡沫模板；