[發(fā)明專利]一種泡沫炭的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810461941.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN108658598A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘榮強(qiáng);朱冬梅;吳慶梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 潘榮強(qiáng)
• 主分類號(hào): C04B35/524
• 分類號(hào): C04B35/524;C04B35/622;C04B38/02;C04B41/91
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 朱親林

本發(fā)明公開了一種泡沫炭的制備方法，屬于炭材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明按重量份數(shù)計(jì)，將2～3份酵母粉，3～5份葡萄糖溶液，1～2份甘油，10～20份去離子水恒溫?cái)嚢杌旌?，得酵母菌菌液；按重量份?shù)計(jì)，依次取淀粉80～100份淀粉，10～20份改性添加劑，20～30份改性黃麻纖維，60～80份水，8～10份酵母菌菌液，10～20份正硅酸乙酯，將淀粉，水，酵母菌菌液恒溫?cái)嚢杌旌?，接著滴加正硅酸乙酯，靜置發(fā)酵，得發(fā)酵產(chǎn)物；上述發(fā)酵產(chǎn)物烘干，炭化，高溫高壓處理，降溫，得坯料；將坯料與氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比1：10～1：20混合浸漬，過濾，洗滌，干燥，即得泡沫炭。本發(fā)明提供的泡沫炭具有優(yōu)異的孔隙率、開孔率、力學(xué)性能的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種泡沫炭的制備方法，屬于炭材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)材料提出了更高的要求，許多性能單一的傳統(tǒng)材料已逐漸不能滿足應(yīng)用需求，因此一些新型材料逐漸涌現(xiàn)出來。泡沫炭作為碳材料領(lǐng)域的

研究熱點(diǎn)之一，在近些年取得了較大的進(jìn)展。泡沫炭是指由孔泡和相互連接的孔泡壁組成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)多孔材料，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得泡沫炭材料在聲學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)等方面具有許多特殊的性能，如低密度、高導(dǎo)電性、高熱導(dǎo)率、耐腐蝕性以及低膨脹系數(shù)，且具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。隨著研究的不斷深入，泡沫炭材料的這些性能正不斷得到優(yōu)化，在熱交換器、催化劑載體、電子器件以及航空航天等許多民用和軍用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)石墨化程度不同，泡沫炭分為石墨化和非石墨化兩種結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)都有較高的開孔率，

其相對(duì)密度與其導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能成線性關(guān)系。非石墨化泡沫炭多為網(wǎng)狀玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，有大的柱狀韌帶和開孔，韌帶交聯(lián)成的五邊形賦予了泡沫炭良好的保溫性。石墨化泡沫炭最典型的結(jié)構(gòu)是韌帶式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有相對(duì)整齊的微孔排列和分布較窄的微孔尺寸，同時(shí)韌帶致密，氣泡連通，有高氣體滲透性和超高的機(jī)械強(qiáng)度。最初泡沫炭是通過對(duì)聚合泡沫的炭化而得到的，這種泡沫炭多為非石墨化炭，有均勻的孔隙結(jié)構(gòu)和相對(duì)適中的機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)低，主要用作耐高溫的保溫材料、電極材料和催化劑載體。根據(jù)碳質(zhì)前軀體的不同，泡沫炭主要分為煤基、瀝青基和酚醛樹脂基泡沫炭3種。中間相瀝青，由于分子量分布窄、芳香分子結(jié)構(gòu)易石墨化，是制備高導(dǎo)熱泡沫炭的優(yōu)質(zhì)前軀體。煤或煤瀝青的優(yōu)勢(shì)在于原料來源豐富、成本低，一方面因其族組成分布較寬需要高壓發(fā)泡，另一方面因其基體導(dǎo)熱系數(shù)較低導(dǎo)致在發(fā)泡過程中熱場(chǎng)難以控制，造成大尺寸泡沫炭孔結(jié)構(gòu)的均一性難以調(diào)控。

因此，如何改善傳統(tǒng)泡沫炭開孔率、孔隙率力學(xué)性能不足的缺點(diǎn)，以獲取更高綜合性能的提高，是待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)傳統(tǒng)泡沫炭開孔率、孔隙率低力學(xué)性能不足的問題，提供了一種泡沫炭的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計(jì)，將2～3份酵母粉，3～5份葡萄糖溶液，1～2份甘油，10～20份去離子水恒溫?cái)嚢杌旌希每莶菅挎邨U菌菌液；

（2）按重量份數(shù)計(jì)，依次取淀粉80～100份淀粉，10～20份改性添加劑，20～30份改性黃麻纖維，60～80份水，8～10份枯草芽孢桿菌菌液，10～20份正硅酸乙酯，將淀粉，水，枯草芽孢桿菌菌液恒溫?cái)嚢杌旌?，接著滴加正硅酸乙酯，靜置發(fā)酵，得發(fā)酵產(chǎn)物；

（3）將上述發(fā)酵產(chǎn)物烘干，炭化，高溫高壓處理，降溫，得坯料；

（4）將坯料與氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比1：10～1：20混合浸漬，過濾，洗滌，干燥，即得泡沫炭。

步驟（2）所述淀粉為木薯淀粉，馬鈴薯淀粉或綠豆淀粉中的任意一種。

所述改性黃麻纖維的制備過程為：將黃麻纖維與氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比1：10～1：20恒溫?cái)嚢杌旌?，取出，洗滌，干燥，得預(yù)處理黃麻纖維；將預(yù)處理黃麻纖維用含三甲基鋁氮?dú)庋簦吹酶男渣S麻纖維。