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中间相沥青具有碳含量高、芳香度高、原料来源丰富,光学各向异性好和流变性等特点,因而是许多新型碳材料的优良前驱体。中间相沥青是由原料中的重质芳烃类物质进行热缩聚反应制备的一种液晶态物质,所以其结构与性能与原料组成密切相关。因此探究原料组分对中间相沥青结构与性能的影响,从而建立原料组分与中间相沥青结构与性能之间的关系,对研究和制备高质量的中间相沥青具有重要指导意义。本文先采用分级蒸馏的方法对不同原料进行分级,探究原料及其分级馏分的结构与性质差异。然后选择不同原料采用加压-真空两段热缩聚法制备中间相沥青,探究不同原料对中间相沥青结构与性能的影响。然后以不同中间相沥青为原料制备中间相沥青基碳纤维,探究不同中间相沥青对碳纤维结构与性能的影响。此外,以比较优质的中间相沥青为研究对象,探究中间相沥青和氧化石墨烯的共炭化行为。所得研究结果如下:(1)以5种不同原料为研究对象,发现:①原料的H/C摩尔比表现为原料-1>原料-2>原料-3>原料-4>原料-5,芳香族指数Iar和芳碳率fA均表现为原料-1<原料-2<原料-3<原料-4<原料-5。②原料-1和原料-2存在脂肪链排列堆积的微晶结构,原料-3,原料-4和原料-5存在芳香片层排列堆积形成的微晶结构,并且石墨微晶层间距d002表现为原料-3>原料-4>原料-5,微晶堆砌厚度Lc,微晶尺寸La和石墨片层数M均表现为原料-3<原料-4<原料-5,其中原料-5 的 d002=0.365nm,Lc=1.083nm,La=1.170nm,M=4.0。③在热处理过程中,原料-1和原料-2始终没有生成中间相,而原料-3,原料-4和原料-5均可以看到中间相小球的生成和长大过程。尤其是原料-5诱发生成中间相的温度最低,并且小球的生长速度适中又比较均一。(2)选取3种不同原料制备中间相沥青(MP),发现:①MP的H/C摩尔比表现为MP-3>MP-4>MP-5,芳香族指数 Iar表现为MP-3MP-4>MP-5,微晶堆砌厚度Lc,微晶尺寸La和石墨片层数M均表现为MP-3MPGF-4>MPGF-5,而微晶堆砌厚度Lc,微晶尺寸La和石墨片层数M均表现为MPGF-3MPGF-4>MPGF-5,导热性表现为 MPGF-3
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