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沥青树脂基复合材料的制备与改性研究

张修臣

   沥青树脂加工方便、易于成型,拉伸强度和模量基本与酚醛树脂相当,与碳素材料的亲和性十分优异,且具有优异的滑动摩擦特性。沥青树脂与石墨复合制备的复合材料表面能低,摩擦系数小,特别适合在干摩擦条件下进行工作。但是由于沥青树脂基石墨复合材料的硬度较低,高温耐热性较差,在工业实际应用中表现出较严重的磨损问题。本论文的主要目的是改善沥青树脂基石墨复合材料硬度和耐热性进而改善其磨损性能。首先对沥青树脂基石墨复合材料的制备工艺进行考察。然后将不同的原料和交联剂合成的沥青树脂与石墨复合,制备复合材料,考察原料和交联剂对沥青树脂基石墨复合材料性能的影响。接着选用不同的填料对沥青树脂基石墨复合材料进行物理改性;通过添加苯酚和无机酸L对沥青树脂进行化学改性,并将改性的沥青树脂与石墨复合,制备复合材料,考察物理改性和化学改性对沥青树脂基石墨复合材料性能的影响。最后对微波在沥青树脂基石墨复合材料制备和改性方面的应用做了初步研究。 通过实验研究,确定的制备沥青树脂基石墨复合材料的合适工艺条件如下:沥青树脂与石墨粉质量混合比例为3:7,成型压力为30MPa,骨料粒径120目以上,预热温度为220℃,保压时间为5分钟。选用的三种交联剂中,以三聚甲醛为交联剂时合成的沥青树脂与石墨复合,制备的复合材料耐热性能和硬度最好;以脱油沥青为原料时合成的沥青树脂与石墨复合,制备的复合材料的硬度和热失重率在300℃以下时要优于以煤焦油沥青为原料的复合材料,300℃以上时则相反。通过添加10%的氧化镧进行的物理改性和添加12%苯酚与8%无机酸L进行的化学改性都不同程度的改善了沥青树脂基石墨复合材料的性能,其中添加10%氧化镧和8%无机酸L对沥青树脂基石墨复合材料性能的改善比较明显。通过微波处理不仅可以缩短沥青树脂基石墨复合材料制备的时间,而且可以改善沥青树脂基石墨复合材料的性能。通过改性和微波处理,本论文所制备的沥青树脂基石墨复合材料的硬度提高了100%,350℃焙烧10小后的热失重率从12%降低到3%以下。……   
[关键词]:沥青树脂基复合材料;硬度;耐热性能;改性方法;微波法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国石油大学2009年