酚醛树脂固化与酚醛树脂球的炭化

酚醛树脂固化与酚醛树脂球的炭化
酚醛树脂球的炭化

炭化的过程，是把酚醛树脂球中碳元素以外的其他元素(如氧、氢、氮等)及杂质去除的过程，即加热酚醛树脂球，使非碳元素减少。随着温度的升高(通常在80℃以下)，炭化过程逐步进行。炭化过程大致可分为3个阶段^[15]：

 第一阶段，室温~250℃，发生脱水等反应；第二阶段，250℃~400℃之间，树脂分子间的链接发生断裂，树脂解体；第三阶段，400℃~800℃之间，碳原子不断环化、芳构化，使氧、氢、氮等原子不断减少，生成富碳的固体热解产物，逐步炭化并产生大量石墨微晶。酚醛树脂炭属于难石墨化活性炭，由于微晶排列杂乱，微晶间细孔发达具有较高的比表面积^[1]。根据酚醛树脂基材的形状不同，可炭化成相应的形状，如粉状、块状、纤维状酚醛树脂炭。

 

2.3 酚醛树脂球的活化

炭化后的酚醛树脂球除去了大量非碳元素，已经具有一定的孔隙，但孔结构仍然不够发达，比表面积也不是最高，一般为每克数百平方米。若想得到更高比表面积的酚醛树脂基球形活性炭，则需要进行活化。所谓活化，是指利用含氧气体(物理活化法)或化学药品(化学活化法)进行碳的氧化反应，由于碳化物的表面受到侵蚀，使碳化物的微孔结构更加发达，比表面积进一步增大。

酚醛树脂球的活化方法有化学活化、物理活化、化学物理活化、催化活化及模板法等，其中最常用的方法是物理活化法和化学活化法，两种方法的优缺点比较见表2。

表2 工业生产中制备活性炭所用的物理活化法与化学活化法的比较

分类	活化方法	活化温度	生产设备	对设备的腐蚀	环境污染
物理活化法	被活化的原料通过水蒸气、氧气和二氧化碳的作用，获得微细多孔质的活性炭。	750℃-1100℃	比较简单	小	小
化学活化法	含碳原料进入活化剂(如磷酸、氯化锌、氢氧化钾等)和各种脱水性化学试剂中，在惰性气体保护下，经化学反应获得微细多孔质的活性炭。	750℃以下	比较复杂	大	大

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