煤基碳泡沫的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102530916A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102530916A(43)申请公布日2012.07.04(21)申请号201110455632.3(22)申请日2011.12.31(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人邓涛略白瑞成李爱军任金伟孙晋良任慕苏(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书22页页附图附图22页(54)发明名称煤基碳泡沫的制备方法(57)摘要本发明涉及一种煤基碳泡沫材料的常压制备方法。属于煤基碳泡沫制备技术领域。该方法包括以下过程：(1)将煤进行破碎过筛处理；(2)将煤粒加入常压容器中，在煤床上面施加机械挤压力，在惰性气氛中加热到发泡温度进行发泡，然后自然降至室温，得到煤基初生碳泡沫材料；(3)将煤基泡沫材料在800-1500℃惰性气氛保护下碳化，得到煤基碳泡沫材料；（4）将碳化后得到的煤基碳泡沫放于石墨化炉中进行石墨化处理得到石墨泡沫材料。本发明的特点在于：不需要使用高压釜等加压发泡设备，不需要发泡剂发泡，也不需要在碳化前对初生碳泡沫进行氧化稳定处理，采用机械压紧的方法实现常压煤基碳泡沫的制备，制备设备简单。本发明还可方便地对碳泡沫的结构和性能进行调节。CN1025396ACN102530916A权利要求书1/1页1.一种煤基碳泡沫的制备方法，其特征在于具有以下过程：采用常压容器，将煤粒加入容器中，在煤床上施加压块，使煤床每平方米受到100~105N的压力。2.在惰性气体保护下先以0.5~20℃/min的升温速度加热到300~450℃，恒温0.5~10h；再以0.1~10℃/min的升温速度加热到350~800℃，恒温0~10h完成初生碳泡沫的制备。3.将步骤a制得的碳泡沫置于碳化炉中，在惰性气体保护下以1~20℃/min的升温速度升温至350~800℃，再以0.1~10℃/min的升温速度升温至800~1500℃，在该温度下恒温0.1~20h，得到碳化泡沫。4.将步骤b制得的碳化碳泡沫放入石墨化炉进行石墨化处理，得到石墨化泡沫材料。5.按权利要求所述的一种煤基碳泡沫的制备方法，其特征在于，所述煤粒为褐煤、烟煤、和无烟煤中的一种或其混合物，含有5%~50%的挥发分，其软化温度在300~450℃。6.按权利要求1中所述的一种煤基碳泡沫的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体可以是氮气、氩气或二氧化碳等。2CN102530916A说明书1/2页煤基碳泡沫的制备方法技术领域[0001]本发涉及一种高强度绝热煤基碳泡沫材料的制备方法，属煤基碳泡沫材料制备技术领域。[0002]背景技术煤基碳泡沫（也称泡沫炭）或石墨泡沫是一种具有密度小、耐高温、抗热震、耐腐蚀、易加工、导热导电（导热导电性能可调）和热膨胀系数小等优良性能的多孔碳材料，广泛应用于热管理材料、热防护材料、生物材料、隐身材料、复合材料工装、先进复合材料骨架、高性能电池电极材料、催化剂载体，以及轻质装甲材料等诸多技术领域。[0003]在煤基碳泡沫制备的方法中，采用的方法有：（1）从煤中分离出沥青稀，以沥青稀为原料制备碳泡沫。此方法加氢需要供氢溶剂、高压及催化剂等，这样使工艺和设备变得复杂，成本增加；（2）在非氧化性气氛的模具中控制加热制备出碳泡沫。此方法优点是可以通过煤自身挥发气体来提高煤热解过程中外部气体压力，缺点是需要高强度的模具。[0004]发明内容本发明的目的在于煤基碳泡沫制备过程中，针对已有技术存在的缺陷，提供一种能直接以煤为原料，环境压力为常压（1个标准大气压）的条件下制备碳泡沫。该方法过程简单，并能够对其结构和性能进行控制。[0005]本发明是通过下述方案加以实现的。本发明为在环境压力为常压（1个标准大气压）下的煤基碳泡沫的制备方法。本发明一种煤基碳泡沫的制备方法其特征在于具有以下过程和步骤：a.采用常压容器，将煤粒加入容器中，在煤床上施加压块，使煤床每平方米受到100~105N的压力。在惰性气体保护下先以0.5~20℃/min的升温速度加热到300~450℃，恒温0.5~10h；再以0.1~10℃/min的升温速度加热到350~800℃，恒温0~10h完成初生碳泡沫的制备。[0006]b.将步骤a制得的碳泡沫置于碳化炉中，在惰性气体保护下以1~20℃/min的升温速度升温至350~800℃，再以0.1~10℃/min的升温速度升温至800~1500℃，在该温度下恒温0.1~20h，得到碳化泡沫。[0007]c.将步骤b制得的碳化碳泡沫放入石墨化炉进行石墨化处理，得到石墨化泡沫材料。[0008]上述煤粒为含有一定挥发分的褐