不同炭化条件下Ni掺杂酚醛树脂的炭化研究

魏国平¹，朱伯铨²，李享成²，马铮¹

1. 浙江自立股份有限公司2. 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室

摘 要：为了提高酚醛树脂的残炭率并优化热解炭的结构和性能,将Ni(NO3)2·6H2O按1∶100的质量比掺入热固性酚醛树脂中制备Ni掺杂酚醛树脂,经200℃固化后,分别在不同气氛(埋炭和Ar气氛)和不同温度(600、800、1 000和1 200℃)下保温3 h炭化,然后检测其残炭率,并借助差示扫描量热仪、X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜、透射电镜表征其热分解特征及其热解炭的抗氧化性、物相组成和显微结构。结果表明:1)Ni掺杂酚醛树脂在800和1 000℃的残炭率均比未掺杂酚醛树脂的提高较多;2)随炭化温度的升高,Ni掺杂酚醛树脂热解炭逐渐向石墨化碳结构方向演化;3)Ni掺杂酚醛树脂经1 000℃炭化形成的热解炭中有大量直径50~100 nm、长度可达几十微米的多壁碳纳米管;4)在Ar气氛中炭化更有利于碳纳米管的生成,并且热解炭具有更高的残炭率和结晶度;5)1 200℃炭化形成的热解炭的抗氧化性显著提高,氧化峰值温度比未掺杂酚醛树脂的提高约84℃。

关键词：酚醛树脂;镍掺杂;炭化;热解炭;碳纳米管;抗氧化性能;