炭炭复合材料用浸渍剂煤沥青的研究进展

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炭炭复合材料用浸渍剂煤沥青的研究进展炭/炭(C/C)复合材料具有密度低、强度高、热膨胀系数孝
抗热冲击性能好、抗疲劳、抗蠕变、耐腐蚀、耐磨损等优异的性
能，不仅在航空航天领域得到广泛应用，而且在机械、冶金、化工
和生物医学等许多方面具有巨大的应用潜力[12]。c/c复合材
料，特别是高性能c/c复合材料采用炭纤维多相编织成型，由
于编织坯体密度较低(o.5～1.0 g/crns)，其相应的性能指标，如
压缩强度、拉伸强度、高温耐烧蚀性等不能满足实际应用的需
要，为此需进-步提高密度[3]。通常采用的致密方法有化学气
相沉积(CVD)和液相浸渍炭化(IC)。CVD的周期长、成本高，
而Ic的周期短、成本低。IC通常采用的浸渍剂有两类：沥青类
和树脂类。其中沥青具有资源丰富、价格低廉、含炭量高、流动
性好、易石墨化等优点[11；并对纤维有很好的浸润性，炭化后残
留的炭沿孔壁收缩，它在流动和变形时不会破坏炭纤维的排列
结构，同时也很容易渗入炭纤维织物中；再者，沥青组分的复杂
性和可控性决定了沥青炭的性能具有很大的可塑性和可控性，
因此它被作为-种浸渍剂而广泛应用并有可能成为最具有开发
潜力的c/c复合材料的基体前驱体Es，6]。
作为c/c复合材料的基体前驱体，浸渍剂沥青性能的好坏
直接影响到高性能C/C复合材料的生产成本和材料性能。我
国目前尚无低喹啉不溶物(QI)含量专用浸渍剂沥青，国内炭素
厂家大部分采用用作粘结剂的中温煤沥青代替浸渍剂沥青使
用[7]。由于中温煤沥青QI含量高达6%～12%，严重影响浸渍
效果，因此，综合性能优异的浸渍剂沥青的开发已成为研究的重
点。国内外许多学者对沥青进行了大量深入的研究，本文综述
了近年来c/c复合材料用基体前驱体煤沥青的研究动态，分析
了煤沥青性能对其浸渍性能的影响，以期为选择、生产综合性能
优异的浸渍剂沥青提供参考。
1煤沥青的组成、组分
煤沥青是煤焦油蒸馏加工后残留下来的固态或半固态产
物。生产煤沥青的原料和工艺过程不同，煤系沥青的结构也不
同，但它们都是上千种化合物组成的复杂混合物，很难从沥青中
分离提取单独的具有-定化学组成的物质。在已查明的化合物
中，其中大多数为三环以上的高分子芳香族炭氢化合物，以及多
种含氧、氮、硫等元素的杂环有机化合物和无机化合物，还有少
量直径很小的炭粒。
鉴于煤沥青组成的复杂性，常采用族组分分析法(溶剂组分
分析法)来表征它的特性。族组分分析法利用相似相溶原理将
煤沥青分离