A espuma de carbono, um material carbonáceo funcional com estrutura alveolar, não só apresenta excelentes propriedades, como baixa densidade, alta resistência, resistência à oxidação e condutividade térmica ajustável, como também apresenta excelente processabilidade. Portanto, pode ser usada como condutor térmico, isolante, carreador de catalisadores, biossolidificador e absorvedor. Possui amplas perspectivas de aplicação em aplicações militares, isolamento de edifícios com economia de energia, catálise química, tratamento biológico de águas residuais e energia. A espuma de carbono pode ser classificada em dois tipos: um que permite a passagem do calor facilmente (condutor térmico) e outro que impede a passagem do calor (isolante térmico). A diferença reside em quanto o material de carbono original foi transformado em grafite. Passo da mesofase e resina fenólica são dois precursores carbonáceos típicos para a produção de espumas de carbono de alta e baixa condutividade térmica, respectivamente. Atualmente, tanto as resinas fenólicas termofixas quanto as termoplásticas são precursores carbonáceos de alta qualidade para a produção de espuma de carbono de baixa condutividade térmica. Utilizando resina fenólica como matéria-prima, uma espuma de resina fenólica pode ser produzida adicionando um agente de expansão e um agente de cura e formando espuma à pressão normal. A espuma de carbono é então produzida por carbonização em alta temperatura. A resistência à compressão dessa espuma de carbono é inferior a 0,5 MPa, o que restringe seu uso.
Quando Resina Fenólica 2402 é usado como matéria-prima, os poros da espuma de carbono produzida em diferentes pressões de formação de espuma são todos quase esféricos (Figura 6). Como nenhum agente espumante é adicionado, o processo de formação de espuma segue um mecanismo de autoespuma, por meio do qual o material da matriz sofre uma reação de craqueamento a uma determinada temperatura, gerando gases moleculares pequenos correspondentes. À medida que os gases se formam, eles se acumulam e crescem em poros. A viscosidade, a estrutura, o volume, a forma e a taxa de produção de gás do material de base mudam à medida que o gás de craqueamento é produzido. Isso significa que a estrutura dos poros na espuma de carbono depende da viscosidade do material de base, da taxa de produção de gás, do volume, da rapidez com que sua viscosidade muda e da pressão externa dentro da faixa de temperatura de formação de espuma.
Em temperaturas de formação de espuma entre 300 e 425 °C, a resina fenólica 2402 produz muito gás de craqueamento (Figura 3(a)) e tem baixa viscosidade (<2×104 Pa·s, Figura 4(d)). Por isso, a tensão superficial faz com que os poros sejam arredondados. Quando a pressão de formação de espuma é de 1,0 MPa, a baixa pressão externa faz com que as bolhas se fundam e cresçam, resultando em poros maiores (500-800 μm). Além disso, os poros maiores significam que a espuma de carbono tem conexões mais finas e muitos poros estão próximos de se tornarem células abertas (Figura 6(a)).
Quando a pressão de formação de espuma atinge 3,5 MPa, o tamanho dos poros da espuma de carbono diminui (300-500 μm), as conexões ficam mais espessas e a estrutura dos poros fica mais consistente (Figura 6(b)). Se a pressão de formação de espuma continuar aumentando para 5,0 MPa, o tamanho dos poros continua diminuindo, mas a consistência da estrutura dos poros começa a piorar (Figura 6(c)). A uma pressão de formação de espuma de 6,5 MPa, a estrutura dos poros da espuma de carbono continua piorando, mas a densidade dos poros aumenta (Figura 6(d)).
Quando a temperatura de formação de espuma ultrapassa 425 °C, a viscosidade da resina fenólica 2402 aumenta rapidamente. A pressão de formação de espuma claramente tem um impacto importante na consistência da estrutura dos poros e na densidade da espuma de carbono. Se a pressão de formação de espuma for menor que a pressão dentro da bolha, o gás de craqueamento produzido posteriormente ainda pode superar a viscosidade do material de base e continuar se acumulando e crescendo na bolha já formada. Isso resulta em uma estrutura de poros razoavelmente consistente na bolha, mas nenhuma nova bolha se formará. No entanto, se a pressão de formação de espuma for alta o suficiente, o gás de craqueamento produzido posteriormente só pode formar novas bolhas menores nas conexões das bolhas já formadas ou no material de base, o que piora a estrutura de poros do carbono espumado e aumenta a densidade dos poros.
Conclusão
(1) A forma como a resina fenólica termoplástica (resina para refratários) A capacidade de formação de espuma depende de sua própria reação. A qualidade da formação de espuma depende das condições (pressão, temperatura e tempo). Também é influenciada pela forma como as moléculas interagem, considerando seu tamanho, distribuição, como perdem peso quando aquecidas e como sua viscosidade muda com a temperatura. Viscosidade e temperatura são fundamentais.
(2) Quando aquecida a 300-420 °C, a resina de formaldeído fenóico 2402 se decompõe rapidamente, produzindo uma grande quantidade de gás. Se a viscosidade do material estiver abaixo de 2 × 104 Pa·s neste ponto, o carbono espumado resultante terá boas bolhas, redondas e uniformemente espaçadas.
(3) Pressões mais baixas durante a formação de espuma ajudam a produzir carbono espumado com poros consistentes. Pressões mais altas impedem que o gás se aglomere e fique maior, o que causa a formação de mais bolhas. Isso torna a estrutura dos poros irregular e aumenta a quantidade de bolhas.
Site: www.elephchem.com
Whatsapp: (+)86 13851435272
E-mail: admin@elephchem.com
Rede IPv6 suportada
