[发明专利]一种以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法

权利要求书

1.一种以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)树脂混合溶液的配制：依次按照比例加入树脂、稀释剂、发泡剂、表面活性剂和固化剂，搅拌混合至充分溶解后得到均匀的树脂混合溶液，即为前驱体溶液；

(2)将步骤(1)中所获得的前驱体溶液倒入粘有脱膜布的不锈钢模具中，再置于真空干燥箱中进行发泡并固化，得到有机泡沫前驱体；

(3)将制备的有机泡沫前驱体在惰性气氛下炭化处理，获得具有不同炭结晶度和石墨化度的泡沫炭材料。

2.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述树脂为酚醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、缩合多核芳香树脂和聚芳基乙炔树脂等富炭树脂中的一种或几种；或者将所述树脂改性后使用(如硼酚醛树脂)。

3.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述稀释剂用于降低树脂粘度，该稀释剂为无机溶剂和/或有机溶剂；所述无机溶剂为去离子水，有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、乙腈、乙二胺、异丙醇、丙三醇(甘油)及石油醚中的一种或几种。

4.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述发泡剂为NaHCO₃粉体，为防止直接加入后，弱的溶解能力和分散性产生团聚问题，进而影响部分发泡位点形核不均匀，在混合之前要充分将NaHCO₃粉体研磨至均匀的细小颗粒；此外，所使用的固化剂为弱碱性的六次甲基四胺，同样要在充分研磨后，加入至混合溶液体系中，搅拌混合均匀后，立即加入表面活性剂(匀泡剂)，所述表面活性剂为吐温-80或司班-80。

5.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述树脂、稀释剂、发泡剂、表面活性剂(匀泡剂)和固化剂的质量比为(10-200)：(1-800)：(1-60)：(1-60)：(1-60)。

6.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，固化时可用真空干燥箱、水浴锅、油浴锅、加热套、加热台等热源对体系进行升温发泡并固化；发泡和固化整个过程分为四个阶段，第一阶段的温度范围为15℃-60℃，升温速率是0.5℃/min-20℃/min，保温时间为1h-8h；第二阶段的温度范围为50℃-80℃，升温速率是0.5℃/min-20℃/min，保温时间为2h-20h；第三阶段的温度范围为60℃-160℃，升温速率是0.5℃/min-30℃/min，保温时间为1h-100h；第四阶段的温度范围为70℃-180℃，升温速率是0.5℃/min-30℃/min，保温时间为1h-30h。

7.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：经步骤(2)发泡和固化处理后，得到的有机泡沫前驱体依次使用丙酮、去离子水和乙醇超声清洗3次，以去除残余的杂质和油渍，再置于真空干燥箱中干燥处理，干燥处理温度为30℃-180℃，处理时间为2h-100h；干燥处理后进行步骤(4)的炭化过程。

8.按照权利要求1所述的以碳酸氢钠作为发泡剂的泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，炭化时使用的惰性气氛为氮气或氩气，其流量为2mL/min-200mL/min；炭化过程主要分为四个阶段：第一阶段温度区间为15℃-400℃，升温速度是0.5℃/min-50℃/min，保温时间为0.1h-10h；第二阶段温度区间为200℃-900℃，升温速度是0.5℃/min-50℃/min，保温时间为0.1h-30h；第三阶段温度区间为600℃-1200℃，升温速度是0.5℃/min-50℃/min，保温时间为0.1h-20h；第四阶段温度区间为800℃-1500℃，升温速度是0.5℃/min-50℃/min，保温时间为1h-20h。