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碳化高分子是聚合物經過碳化(一種熱處理,使化合物中的非碳成分如氫、氧、氮、硫等全部或大部揮發掉)而製成的一種含碳量很高的合成材料。它具有耐高溫、高強度、高模量等特殊性能,廣泛用於航天工業、吸附劑製造等領域。

1 碳化高分子 -碳化高分子

 

2 碳化高分子 -正文

  聚合物經過碳化(一種熱處理,使化合物中的非碳成分如氫、氧、氮、硫等全部或大部揮發掉)而製成的一種含碳量很高的合成材料。它具有耐高溫、高強度、高模量等特殊性能,廣泛用於航天工業、吸附劑製造等領域。
  碳化高分子是在研究聚合物的熱穩定性試驗中發展起來的。20世紀50年代,開始研究聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、苯乙烯 -二乙烯苯共聚物的碳化。60年代初,發表了聚丙烯腈經熱處理製成碳化聚丙烯腈纖維的研究成果。這種物質色黑、耐火,在惰性氣體存在下繼續緩慢升溫到1400℃后,可得到高強度的碳纖維;當升溫到3000℃后可得到高模量碳纖維。這種碳纖維與樹脂結合使用,可獲得相對密度小而工作性能好的複合材料。航天工業的發展,需要耐高溫、耐腐蝕、相對密度小的合成材料,因而使高分子碳化的研究更加活躍。70年代又由於活性炭不能滿足科研和工業上的要求,開展了以碳化高分子材料代替活性炭的研究,獲得了吸附性能良好的碳化高分子吸附劑。
  在製備碳化高分子的過程中,當用高溫處理某些有機聚合物材料時,這些材料易分解或氧化,變成揮發性的低分子化合物,若處理不當,整個高分子會被破壞。但在高純度惰性氣體保護下緩慢升溫,可獲得有特殊性能的碳化高分子。高分子在成型后,經碳化可得保持原型的碳化高分子,如從聚丙烯腈纖維製得的碳纖維(模量為42×105千克力/厘米2,強度為3×104千克力/厘米2);從泡沫塑料製得的泡沫碳(相對密度為0.05~0.065,抗壓強度為4.8千克力/厘米2);從塑料製得的玻璃碳(微孔體積小於1%,模量為2.6×105千克力/厘米2,抗彎強度為700千克力/厘米2);其他如從薄膜製得的碳薄膜和從層壓塑料製得的碳化層壓塑料等。
  某些高分子中引入功能基后,可提高熱穩定性,使碳化容易進行。例如苯乙烯-二乙烯苯共聚物中引入磺酸基后,在純氮保護下緩慢升溫,達到近1000℃后,即獲得碳化物。經X射線分析,發現這種碳化物的衍射圖與椰子殼活性炭相似。可用於脫色、分離、提純、水處理;還能用作色譜柱的載體(見色譜法)。碳化高分子吸附劑的優點是結構容易控制,易再生,密度大,便於在溶液中使用,物理穩定性好,能長期使用。這些都是活性炭所不及的。

 

3 碳化高分子 -配圖

 

4 碳化高分子 -相關連接

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