天然鳞片石墨基泡沫石墨制备与性能及复合相变储热研究

发布时间：2021-04-20 11:45

　　泡沫石墨因其高导热、高导电、低密度、较大比表面积以及耐高温耐腐蚀等特性被广泛应用于电子、通讯、航空航天及军事工业等领域。为解决泡沫石墨传统制备方法需要进行高温石墨化处理而导致的能耗大、成本高、工艺复杂等问题,本论文以结晶度极高的天然鳞片石墨为主要原料,通过添加蔗糖、酚醛树脂作为粘结剂,碳酸氢钠为发泡剂,氯化钠为模板剂,采用模板法与发泡法研究制备泡沫石墨。借助X射线荧光光谱仪、X射线晶体衍射仪、激光热导仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及电子万能试验机等设备对样品元素组成、物相组成、导热性能、显微形貌以及力学性能等进行测试。采用发泡法制备泡沫石墨,研究了石墨粒度、粘结剂种类对泡沫石墨性能影响。结果表明,最佳粘结剂为蔗糖和酚醛树脂、最佳石墨粒度为200目。以蔗糖为粘结剂研究发泡法与模板法成型效果,提出并证明泡沫石墨内部颗粒结合模型。结果表明,发泡法制得的泡沫孔道贯通性更好,孔道壁更厚;模板法制得样品可重复性高,性能更稳定。水蒸气有利于孔道形成,泡沫内部石墨颗粒接触越紧密导热性能越好。以酚醛树脂为粘结剂优化模板法制备泡沫石墨工艺,研究模板剂含量、成型压力、粘结剂浓度以及混料顺序对泡沫性能的... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 泡沫石墨简介
    1.2 泡沫石墨的制备研究
    1.3 天然石墨简介
    1.4 研究目的及意义
    1.5 主要研究内容
第二章 实验
    2.1 实验原料
    2.2 化学试剂
    2.3 实验仪器
    2.4 原料与试剂的选取
        2.4.1 不同粘结剂制备泡沫石墨
        2.4.2 不同粒度石墨制备泡沫石墨
    2.5 原料与试剂的表征
        2.5.1 颗粒尺寸检测
        2.5.2 化学成分测量
        2.5.3 物相分析测试
        2.5.4 差热-热重分析
    2.6 泡沫石墨的制备
        2.6.1 发泡法与模板法的成型对比
        2.6.2 优化模板法参数制备泡沫石墨
    2.7 泡沫石墨的测试与表征
        2.7.1 宏观形貌分析
        2.7.2 物相分析测试
        2.7.3 体积密度和显气孔率测试
        2.7.4 显微形貌分析
        2.7.5 导热性能测试
        2.7.6 力学性能测试
第三章 泡沫石墨制备工艺研究
    3.1 粘结剂种类对泡沫石墨性能影响
    3.2 石墨粒度对泡沫石墨性能影响
    3.3 原料分析结果与讨论
    3.4 粘结剂与发泡剂的差热/热重分析
    3.5 发泡法与模板法成型效果讨论
        3.5.1 成型方法对气孔率和体积密度的影响
        3.5.2 成型方法对微观形貌的影响
        3.5.3 成型方法对导热性能的影响
        3.5.4 成型方法对力学性能的影响
    3.6 本章小结
第四章 泡沫石墨性能优化研究
    4.1 模板剂含量和成型压力对泡沫石墨影响
        4.1.1 模板含量和成型压力对显气孔率与体积密度影响
        4.1.2 模板含量和成型压力对导热性能的影响
        4.1.3 模板含量和成型压力对显微形貌的影响
        4.1.4 模板含量和成型压力对力学性能的影响
    4.2 粘结剂浓度对泡沫石墨性能的影响
        4.2.1 粘结剂浓度对显气孔率与体积密度的影响
        4.2.2 粘结剂浓度对导热性能的影响
        4.2.3 粘结剂浓度对显微形貌的影响
        4.2.4 粘结剂浓度对机械性能的影响
    4.3 混料工艺对泡沫石墨性能的影响
        4.3.1 混料工艺对显气孔率与体积密度的影响
        4.3.2 混料工艺对导热性能的影响
        4.3.3 混料工艺对显微形貌的影响
        4.3.4 混料工艺对机械性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 泡沫石墨为载体的相变复合材料研究
    5.1 相变复合材料（PCMs）
    5.2 相变复合材料制备
    5.3 性能测试
        5.3.1 PEG吸附率测试
        5.3.2 导热性能测试
        5.3.3 红外光谱测试
        5.3.4 储热性能测试—DSC
        5.3.5 泄漏测试
        5.3.6 显微形貌观察
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 PEG吸附量分析
        5.4.2 导热性能分析
        5.4.3 相变材料稳定性分析
        5.4.4 储热性能分析
        5.4.5 泄漏分析与显微形貌
    5.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
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[5]非均质多孔泡沫材料导热性能的研究[D]. 谷沁洋.重庆大学 2013
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[7]石墨泡沫炭基相变储能材料传热分析[D]. 陈秦.哈尔滨工程大学 2013
[8]多孔石墨泡沫材料的流动及导热性能研究[D]. 凌娅.重庆大学 2012
[9]石墨泡沫多孔材料的导热性能研究[D]. 郭瑞.重庆大学 2010
[10]石墨泡沫材料内流动与传热性能的数值分析[D]. 习磊朋.重庆大学 2008



本文编号：3149620