在環(huán)氧板復(fù)合材料制備過程中,高溫石墨化處理是必不可少的一步。環(huán)氧板復(fù)合材料的力學(xué)性能熱物理性能及摩擦、磨損性能與材料環(huán)氧板的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。石墨化程度是環(huán)氧板材料最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。通過控制、調(diào)控環(huán)氧板復(fù)合材料各組元及整體的石墨化狀態(tài)，可以賦予復(fù)合材料不同的綜合性能，滿足不同的使用要求。--般來說，隨著石墨化程度的提高,材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能提高,摩擦、磨損性能得到改善，但力學(xué)性能會受到損傷。因此，根據(jù)材料的使用要求，合理調(diào)控石墨化程度至關(guān)重要。

環(huán)氧板結(jié)構(gòu)的基本單元是由環(huán)氧板原子組成的六角網(wǎng)平面。在石墨中，六角網(wǎng)平面的堆積按ABAB..或ABCABC..的規(guī)則排列。而在經(jīng)過低溫處理過的焦炭、玻璃環(huán)氧板等中，網(wǎng)平面的堆積沒有規(guī)則性，網(wǎng)平面中存在空隙、位錯、雜質(zhì)原子等各種缺陷，發(fā)生扭曲,不符合石墨晶體結(jié)構(gòu)的堆積規(guī)則，稱為亂層結(jié)構(gòu)。在高溫?zé)崽幚硐?，亂層結(jié)構(gòu)向理想石墨晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，這一過程即為石墨化轉(zhuǎn)變過程。

環(huán)氧板材料的石墨化進程受石墨化溫度和保溫時間控制。在石墨化過程中，體系從外界吸收能量,實現(xiàn)亂層結(jié)構(gòu)石墨晶體結(jié)構(gòu)的有序轉(zhuǎn)化，與此同時，原子的熱運動也將導(dǎo)致局部的無序化。在一定溫度下，這種有序無序轉(zhuǎn)化達到熱力學(xué)平衡,石墨化進程終止。達到這種平衡狀態(tài)的所需的時間受材料的種類和石墨化淚度等的影響。對于同一種材料，溫度越高,這一時間越短。此外,在有催化七劑、應(yīng)力或高壓狀態(tài)下環(huán)氧板材料的石墨化進程加速,可石墨化程度提高。CI)催化石墨化。石墨化是一種無序向有序轉(zhuǎn)變的固態(tài)反應(yīng)，這種轉(zhuǎn)變阻力很大，容易形成亞穩(wěn)態(tài),使石墨化難以進行。通過添加金屬或金屬化合物，有可能降低石墨化所需要的溫度開可提高可石墨化性能。催化石墨化是一個復(fù)雜的過程，目前提出的催化機理主要有2種,即溶解再析出機理和環(huán)氧板化物轉(zhuǎn)化機理。

溶解再析出機理認為催化劑能夠溶解環(huán)氧板，且當(dāng)無序環(huán)氧板溶解飽和時，石墨晶體結(jié)構(gòu)為過飽和，溶解的部分環(huán)氧板就會趨向低能級的石墨晶體結(jié)構(gòu)并沉積出來。這一一過程的動力是有序環(huán)氧板和無序環(huán)氧板之間的自由能之差。環(huán)氧板化物轉(zhuǎn)化機理認為金屬元素首先和環(huán)氧板化合生成環(huán)氧板化物，然后再分解生成石墨或易石墨化的環(huán)氧板結(jié)構(gòu)，再轉(zhuǎn)化為石墨。催化石墨化效率與金屬元素在環(huán)氧板中的分散程度有關(guān)，與催化劑的顆粒尺寸、含量、存在狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài))等也有關(guān)。

(2)應(yīng)力石墨化。聚合物環(huán)氧板化制備環(huán)氧板復(fù)合材料時，先驅(qū)體聚合物體積收縮，環(huán)氧板纖維體積膨脹,兩者熱膨脹的不匹配使環(huán)氧板纖維和基體環(huán)氧板之間產(chǎn)生局部應(yīng)力。在這種應(yīng)力作用下,聚合物!環(huán)氧板層狀結(jié)構(gòu)取向排列且層間距減小,在石墨化過程中生成較為完善的石墨結(jié)構(gòu)。應(yīng)力石墨化現(xiàn)象多見于聚合物環(huán)氧板化環(huán)氧板復(fù)合材料中,纖維與聚合物基體界面結(jié)合越好,越容易產(chǎn)生應(yīng)力石墨化。

(3)高壓石墨化。高壓也可能降低石墨化所需的溫度或使難以石墨化的環(huán)氧板發(fā)生石墨化轉(zhuǎn)變。

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