粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第17卷第2期新型炭材料Vo1．17No．22002年6月NEWCARB0NMATERIAISJun．2002文章编号：1007—8827(2002)02—0056—05粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响宋永忠，邱海鹏，郭全贵，翟更太，宋进仁，刘朗(中国科学院山西煤炭化学研究所，山西太原030001)摘要：以煅后石油焦和煤沥青为基本原料，采用热压工艺制备了一系列石墨材料。考察了粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响。在实验基础上，阐明了粘结剂与

2、骨料颗粒在热混捏与热压过程中相互作用原理。结果表明，石墨材料的传导性能不仅依赖于原料种类、粒度，而且与其质量百分配比也有关系。经过分析认为，粘结剂含量小于25％时，随着粘结剂含量的增加，石墨材料传导性能增强的原因可归结为石墨材料的骨料颗粒气孑L率得到降低和颗粒间微裂纹减少所致；而粘结剂含量超过25WI％时，材料的传导性能随着粘结剂含量的增加而降低的原因可归结为骨料颗粒间粘结剂的7组分以气态形式挥发使得材料气孑L率增加所致。关键词：导热系数；电阻率；石墨材料中图分类号：TQ165文献标识码：A1前言重

3、要的作用，在热混捏时，粘结剂能浸润和渗透骨料颗粒并把各种散料颗粒捏结在一起，填满散料颗粒炭素材料具有耐高温、耐腐蚀、自润滑、抗热震的开口气孔，形成质量均匀有良好可塑性的糊料，以性好、导热及导电等其它材料所不可比拟的优越性便在石墨化过程中，粘结剂自身焦化生成粘结焦把能，已在航空、航天、核工业、军工以及许多民用工业散料颗粒结合成一个坚固的整体，使材料制品具有领域得到了广泛的运用[1。导热性作为炭材料的所要求的机械强度和其它性能。粘结剂用量对石墨一项基本性质，在过去已经有了较为充分的认识。制品质量和性能有

4、直接的影响。粘结剂含量过少，在室温下石墨微晶的理论热导系数可达则骨料颗粒表面得不到充分的浸润，使得骨料颗粒2400W／m·K，但目前常用的石墨材料的热导系数一之间的粘结性变差，导致石墨制品中有微裂纹的存般仅为70W／m·K～150W／m·K左右，这说明炭材料在；粘结剂含量过多，虽然骨料颗粒表面得到了充分的导热性能还有相当大的潜力可挖掘。随着科学技的浸润，但是粘结剂中小分子含量多，在石墨化过程术的迅猛发展，现在人们要求材料具有高性能化和中挥发份的大量释放，导致材料的体积收缩厉害和多功能化的特点，目标材

5、料需要在复杂的，有时近乎气孔率增加，同样会影响目标材料的性能。是苛刻的环境下工作。因此要求材料科学研究工作本研究选用煅后石油焦和煤沥青为基本原料，者在设计材料时要有总体的把握和全局的考虑。对通过改变粘结剂含量制备了一系列的石墨材料。考于制备高导热炭材料而言，为了满足材料的使用要察了粘结剂含量对石墨材料的热及电等物理传导性求，除了提高材料的导热系数外，还应赋予材料多功能的影响及变化规律。能化的特点，如使其具有高强度、低电阻、抗高温等项功能或某些功能的组合。2实验原料的性质与最终材料的性能有着密切的联2

6、．1原料系，并起决定性的作用。石墨材料的导热性能除了骨料：选用大庆3}}针状石油焦，经过粗破碎、与原料的种类有关外，还与其组分的粒度及质量配煅烧、磨粉到所需要的不同粒度。比等因素有关。制备石墨材料的基本原料包括骨料粘结剂：选用北京焦化厂煤沥青，软化点90℃。和粘结剂。粘结剂在制备石墨材料过程中起着非常收稿日期：2001．11．13；修回日期：2002．03．20基金项目：山西省青年科技基金项目(20001025)作者简介：宋永忠(1976一)，男，山西平遥人，1999年毕业于武汉科技大学化工系炭素材

7、料专业，主要从事高导热炭基复合材料的研究和开发。E．mail：sonb@sina．com维普资讯http://www.cqvip.com第2期宋永忠等：粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响。57。2．2材料的制备及测试是粘结剂含量与石墨材料的体积密度和气孔率的变化关系。从图中可以看出，材料的体积密度首先随着粘结剂含量的增加而增大，材料的气孔率相应随之降低；当粘结剂含量达到25WI％时，材料的体积密度达到最大，气孔率降到最低；之后随着粘结剂含量的继续增加，材料的体积密度渐渐降低，气孔率则增大。材料

8、的体积密度和气孔率随粘结剂含量的变将制得的材料切成50mm×10mm×10mm(测化规律，我们可以从骨料与粘结剂体系中各组分相体积密度、电阻率)和D20mm×10mm(测热导率)互作用的机理得到较为满意的解释，骨料与粘结剂两种规格尺寸的试样，经抛光、超声波清洗并烘干供的组分在热混捏和热压过程中相互作用机理过程如测试用。图3所示。一般认为，粘结剂沥青是由a树脂、J3电阻率在中国科学院山西煤炭化学研究所产树脂、树脂等成分组成，其中，a树脂是无润湿和GM一Ⅱ型材料电阻率测定