石墨材料材料加工制备课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 碳材料的制备,天然碳材料,天然石墨的类型,提纯,改性,人工碳材料,原料,碳化气、液、固,中间相,石墨化,天然石墨的种类,晶质石墨：致密晶质石墨(Vein,0.5mm)，鳞片石墨(Flake,1m-0.5mm)。碳在石头里过饱和析出，含碳量超过每吨30kg,就有开采价值,隐晶质石墨：土状石墨(Amorphous,microcrystalline,1m,1m,Flake graphite,Microcrystalline graphite,晶粒很细,天然鳞片石墨的提纯,化学提纯：,酸法：在反响釜中与HCl,HF,HCl+HF反响一定温度下，再水洗枯燥筛分包装(99.8%),HF是一个祸害，对环境污染很厉害，对人危害也很大，剧毒,碱法：中碳石墨熔融烧碱水洗盐酸中和水洗枯燥筛分包装(99.9%),高温提纯：卤素气体，高温下通入卤素气体与石墨中的灰份反响99.99%，加热到2500C以上,天然鳞片石墨的提纯(二,物理提纯：,石墨在4500,C,以上升华，将石墨在石墨炉中加热到3000,C,以上，低沸点灰份蒸发去(99%),天然石墨的改性,粉体颗粒改性,球形化,外表氧化,外表包覆,插层,人工炭材料,碳黑用作橡胶的增强剂,人工炭材料的原料,各种富碳的有机物,动植物木、竹、骨等,煤,油,气,树脂,炭化(,Carbonization),原料在复原性或惰性气氛中缓慢加热，有机物分解成剩余碳和挥发性化合物，几种反响同时发生：,脱氢反响，凝聚反响，同素异质转变。,热解，热聚链变成环芳香环,剩余碳含量与原料种类和热解温度有关,90wt%,900C;99wt%,1300C,碳收率(Carbon Yield):炭化后剩余碳含量与炭化前原料质量之比,炭化过程示意图,中间相,热聚反响,液相炭化,原料：沥青、重质油等,通常500 进行,出现以缩聚稠环芳香烃结构为主体的液晶状态，即中间相mesophase,是一种有序结构，炭化学叫中间相，实际是液晶,产品：针状焦、MCMB中间相碳微球,炭质中间相的形态,图,1,炭质中间相的典型聚芳烃分子模型,.(a),煤系中间相沥青分子,1,;(b),石油系中间相沥青分子,2,;(c),萘系中间相沥青分子,3,1 Zimmer JE,White JL.Disclination structure in carbonaceous mesophase and graphite.Aerospace report,1976:1-5,2 Fitzer E.Carbon fibers and their composites.New York:Springer-Verlag,1985,3 Mochida I,Shimizu K,Korai Y,et al.Preparation of mesophase pitch from aromatic hydrocarbons by the aid of HF/BF3.Carbon,1990,28(2):311-319,萘系即卫生球,炭质中间相形成的“颗粒单元根本构筑理论,炭质中间相形成的,BGBU,过程,石墨化,(Graphitization),由碳向有序排列的石墨结构转变。高于2500C。,晶体尺度Crystallite size Lc：由5nm碳增加到100nm以上。,面间距(Interlayer spacing d)：由0.344nm以上未完全石墨化降到0.3354nm理想单晶石墨。,实际上人工炭达不到0.3354nm,石墨化度G:(0.344-d002)/(0.344-0.3354),Homogeneous graphitization Heterogeneous graphitization,Formation of graphitic regularity,石墨化机理,l,消除层面内和层面间的缺陷,l,晶体逐渐长大,l,消除交叉键,l,ABAB,密排结构形成,l,碳环和单原子移动来填充空位和消除位错,