铝电解TiB2/C复合阴极用沥青粘结剂的热固性树脂改性研究

论文摘要

本文在国家“863”计划和国家科技支撑项目的资助下,对沥青的热固性树脂改性技术进行了研究,并以TiB2为功能材料,采用热固性树脂改性沥青粘结剂体系,开展高强、高电导、耐电解质渗透侵蚀的TiB2/C复合阴极材料的研制。主要研究内容及成果如下：（1）分别采用酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂对沥青进行改性,对改性沥青粘结剂的软化点、粘度、结焦值等常规性能进行测试,研究了沥青经热固性树脂改性前后烧蚀性能、分子结构、炭化行为和半焦结构等的变化。研究表明,沥青经呋喃树脂、环氧树脂改性后,分子芳构化程度提高,.内聚力和柔韧性增强。（2）针对环氧树脂不能自行固化的特点以及铝电解电极材料对粘结剂残炭的较高要求,提出了将环氧树脂与中高残炭环氧固化剂树脂复合作为沥青改性剂即分别采用酚醛/环氧复合树脂、呋喃/环氧复合树脂对沥青进行改性的思路。研究表明,呋喃树脂作为固化剂与环氧树脂共同改性沥青时存在协同作用,呋喃/环氧复合树脂改性沥青的实际高温残炭率高于相同总树脂含量的单一环氧树脂、呋喃树脂改性沥青的高温残炭率,其分子芳构化程度、内聚力和柔韧性在单一树脂改性沥青基础上进一步提高。（3）确定了改性沥青粘结TiB2/C复合阴极的基本配方和制备工艺,研究了沥青的热固性树脂改性对TiB2/C复合阴极材料体积密度、开孔率、电阻率、抗压强度等基本性能的影响,在确定树脂最佳配入量和环氧树脂-固化剂树脂最佳配比的基础上,进一步考察了热固性树脂改性沥青粘结TiB2/C复合阴极的抗电解膨胀性能。树脂总配入量为12wt%,环氧树脂与呋喃树脂（环氧固化剂树脂）配比为1：1时,对应的呋喃/环氧复合树脂改性沥青粘结TiB2/C复合阴极的物理性能和抗电解膨胀性能较佳,与原始沥青粘结TiB2/C复合阴极材料相比,体积密度提高1.6%,电阻率降低26.2%,抗压强度提高54.5%,电解膨胀率降低25.9%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 铝电解工业概况
• 1.2 铝电解用惰性可润湿性阴极的研究进展
• 1.2.1 铝电解用惰性可润湿性阴极的性能要求
• 2性可润湿性阴极材料研究现状'>1.2.2 铝电解用TiB₂性可润湿性阴极材料研究现状
• 1.3 课题研究的目的与意义
• 第二章 文献综述
• 2.1 铝电解用沥青粘结剂研究进展
• 2.1.1 沥青的组成、结构与性质
• 2.1.2 铝电解用粘结剂的性能要求
• 2.1.3 铝电解用沥青粘结剂的研究与应用现状
• 2.2 沥青粘结剂改性研究进展
• 2.2.1 对铝电解用沥青粘结剂进行改性的必要性
• 2.2.2 沥青粘结剂改性方法研究现状
• 2.3 本论文实验研究内容与实验方案
• 第三章 沥青粘结剂的热固性树脂改性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 改性沥青的制备
• 3.2.3 改性沥青半焦的制备
• 3.2.4 性能检测与分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 改性沥青的软化点与粘度
• 3.3.2 改性沥青的结焦值
• 3.3.3 改性沥青的分子结构
• 3.3.4 改性沥青的TG测试和热解动力学分析
• 3.3.5 改性沥青半焦的结构与形貌
• 3.4 本章小结
• 2/C复合阴极材料的制备与性能研究'>第四章 改性沥青粘结TiB₂/C复合阴极材料的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 原料
• 2/C复合阴极材料的制备'>4.2.2 改性沥青粘结TiB₂/C复合阴极材料的制备
• 4.2.3 性能检测与分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 骨料分析
• 2/C复合阴极材料的物理性能'>4.3.2 改性沥青粘结TiB₂/C复合阴极材料的物理性能
• 2/C复合阴极材料的抗电解膨胀性能'>4.3.3 改性沥青粘结TiB₂/C复合阴极材料的抗电解膨胀性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结与结论
• 5.2 展望与建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文及科研情况