酚醛樹脂基泡沫炭的發泡行為及其孔結構控制

龔　青，　詹　亮，　張永正，　王艷莉

(華東理工大學 化學工程聯合國家重點實驗室，特殊功能高分子材料及其相關技術教育部重點實驗室，上海200237)

?

酚醛樹脂基泡沫炭的發泡行為及其孔結構控制

龔青，詹亮，張永正，王艷莉

(華東理工大學 化學工程聯合國家重點實驗室，特殊功能高分子材料及其相關技術教育部重點實驗室，上海200237)

結合熱塑性酚醛樹脂的熱失重和粘-溫特性，研究了升溫速率對其發泡行為及泡沫炭力學性能的影響。結果表明，熱塑性酚醛樹脂的發泡溫區在200～300℃，并遵循熱點成核發泡機制；300～600℃溫區中產生的裂解氣主要影響氣泡的膨脹速度，進而影響泡沫炭的孔徑及孔結構的均一性；以0.5 ℃/min升至240 ℃，再以3 ℃/min升至600 ℃，所制泡沫炭孔結構較為均一，其平均孔徑、密度及壓縮強度分別為300 μm、0.51 g/cm3和12.5 MPa。

泡沫炭； 酚醛樹脂； 孔結構

1　前言

泡沫炭作為多孔材料，因其獨特的微米級孔、三維網狀結構及優異的力學性能，使其在導熱/隔熱[1-3]、電磁屏蔽[4]、吸波[5]、催化[6]等領域具有廣闊的應用前景。根據碳質前軀體的不同，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、芳香分子結構易石墨化，是制備高導熱泡沫炭的優質前軀體[7,8]。煤或煤瀝青的優勢在于原料來源豐富、成本低，一方面因其族組成分布較寬需要高壓發泡，另一方面因其基體導熱系數較低導致在發泡過程中熱場難以控制，造成大尺寸泡沫炭孔結構的均一性難以調控[10]。相對以上兩種碳質前軀體，酚醛樹脂的分子量分布較窄、組分單一，因此在發泡過程中的黏度、粘彈性、裂解反應更易控制，進而在孔徑、孔結構的均一性上具有明顯優勢；……