氧化石墨烯-石油瀝青共炭化行為研究.pdf

1、作為一種廉價(jià)的原料，石油瀝青是炭材料的優(yōu)質(zhì)前驅(qū)體，但炭化后制備的炭材料存在殘?zhí)柯实汀C(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能較差的問題。石墨烯（GH)是一種理想的增強(qiáng)材料，同時(shí)具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，但在基體中難以均勻分散是一個(gè)較大的問題，而氧化石墨烯（G0)的分散性較好，經(jīng)高溫可還原為石墨烯。因此，為改善石墨烯在石油瀝青中的分散性,提高炭化產(chǎn)物的性能，本文采用液相分散法將氧化石墨烯分散在石油瀝青基體中，進(jìn)行共炭化處理，并對(duì)共炭化產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行

2、研究。
　　首先采用密閉氧化法制備氧化石墨烯，并以氧化石墨烯為共炭化劑，使其均勻分散在90＃A石油瀝青的N，~二甲基甲酰胺溶液中，氧化石墨烯的添加比例分別為0％、0.015%、0.03%、0.045%、0.06%、0.075%、0.09%、0?丨05%,在420℃熱處理?xiàng)l件下對(duì)石油瀝靑熱處理，再進(jìn)行炭化。利用透射電鏡、原子力顯微鏡、傅里葉紅外光譜儀、拉曼光譜分析、偏光顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡、熱重分析儀、萬能試驗(yàn)機(jī)等對(duì)氧化石

3、墨烯的形貌、共炭化前后材料的組成、焦化產(chǎn)物的微觀形貌和結(jié)構(gòu)、添加氧化石墨烯前后石油瀝靑的熱解行為、炭化產(chǎn)物的力學(xué)性能進(jìn)行表征和分析。結(jié)果表明：密閉氧化法制備的氧化石墨烯片層為5層左右；共炭化過程中，改性石油瀝青脫除大部分官能團(tuán)；氧化石墨烯對(duì)炭質(zhì)中間相的形成起到成核和抑制生長(zhǎng)的作用，使得焦化產(chǎn)物的光學(xué)各向異性單元尺寸變小；隨著氧化石墨烯添加量的增加，焦化產(chǎn)物的微晶層間距先減小后增大，平均微晶髙度先增大后減小；添加氧化石墨烯后的石油瀝青開始

4、產(chǎn)生較大失重溫度提高，熱失重率變小，其耐熱性能變好：添加適量氧化石墨烯，炭材料的力學(xué)性能提高，當(dāng)石墨烯添加量為0.03%,炭材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)到81.5MPa，提髙了80.5%。
　　通過氧化石墨烯改性石油瀝青的共炭化研宄，發(fā)現(xiàn)改性石油瀝青首先經(jīng)聚合形成炭質(zhì)中間相，而氧化石墨烯可作為形核劑，通過非均相成核參與了石油瀝育的聚合過程，提高了氧化石墨烯與基體的結(jié)合強(qiáng)度。在隨后的髙溫炭化過程中，炭質(zhì)中間相脫氫、脫雜原子，氧化石墨烯脫除含氧官