中间相碳微球的改性及性能表征(3)
1.3 MCMB材料的性能
MCMB材料与其它碳石墨材料不同之处， 在于它的总气孔率， 包括气孔直径和透气率，是有目的地增加和进行控制的。有的可按照所有石墨化材料同样的生产工艺制备而成， 只是在配料时加入特制的造孔添加剂经过焙烧和石墨化后，添加剂挥发掉，在制品中残留较多的气孔。有的则采用泡沫塑料在隔绝空气下焙烧而成。有的则是用特殊的沥青类材料在低于其熔点的温度下煅烧，制成毛坯，用毛坯钝化，然后进行热处理而成。不管采用那一种方法， 产品的气孔率较高， 达到生产MCMB材料的目的。随着MCMB材料物理结构的不同，这种材料具有不同的性能[4,5]。它们共同特点如下：
（1） 体积密度小，与通常碳石墨材料相比， MCMB材料体积密度小， 一般情况下， 其体积密度为0.95～1.10g/cm3。用沥青类材料处理的多孔碳石墨材料， 其体积密度为1.0l～1.08g/cm3。 添加造孔剂制成的多孔碳石墨材料，其体积密度为0.90～1.12 g/cm3。但是，具有特别小气孔率的MCMB材料， 其体积密度可小至0.20～0.18 g/cm3。根据特殊用途， 也可制备体积密度较高的MCMB材料。MCMB材料积密度最小，便于运输， 安装和使用，适用于特种用途。
（2） 气孔率高，无论是用挤压法还是模压法或其它方法成型的碳石墨材料都有一定的气孔率。尤其挤压法、模压苦成型的制品， 气孔率都比较高， 而MCMB材料气孔率最高。碳石墨材料的微现结构、机械强度、导热系数、热膨胀系数、液体渗透性、透气性、吸附性质、反应能力等等，都与制品中气孔的多少和气孔的特征有很大关系。气孔中， 贯通性气孔的多少和大小直接对材料的透气性和渗透性有重大影响。贯通性气孔的形成对多孔碳石墨材料具有重要的实际意义。MCMB材料气孔率一般为45% ～55% 之同，但最高可达80%此外，MCMB材料耐热性、耐化学腐蚀性和可加工性等特点都与通常碳石墨材料一样。适用于高温、低温场合，可在各种酸、碱、盐等介质的条件下使用，应用范围广。
1.4 MCMB材料的应用
1.4.1 高密度高强度炭材料
由于MCMB 炭质颗粒本身含有粘结成分而具有良好的自烧结性，且所含挥发分很少，可以直接作为压粉使用，这样不仅可以制出优质的高密度材料，在制备石墨制品时还简化了工序。另外，调整制备条件还可以改变压粉的平均粒度和粘结成分。MCMB 采用模压成型或等静压成型变成的致密坯体在1000℃热处理后的炭质制品体积密度1.76 g/ cm3 ，石墨化后，体积密度可达1. 8～1. 9 g/ cm3(一般石墨制品体积密度为1. 55～1. 71g/ cm3) ，抗折强度达50～100 MPa (大约为一般炭材料的2 倍) 。Wang YongGang 等人利用MCMB 获得了具有抗压强度为420 MPa ， 体积密度为1. 71 g/ cm3 的炭材料。因此，MCMB 是制备高密度高强度各向同性炭材料的优质原料。用MCMB 制取的高密度高强度各向同性炭材料可应用于航空航天、机械密封、电火花加工、冶金模具、半导体制造容器和核石墨等方面。
1.4.2 高性能液相色谱柱填料
MCMB 具有相对较窄的粒径分布，对化学试剂表现出高的稳定性，并且由溶剂造成的膨胀收缩比小。因此，MCMB 表面进行表面改性处理后可作为高性能液相色谱柱填料。如Hagiwara 等采用十八烷基化MCMB 作为高性能液相色谱柱填料分离二硝基苯的异构体。
1.4.3 高比表面积活性炭
MCMB 表面具有很高的活性，通过等离子体处理后可在表面引入一些极性功能团，从而显示出很高的吸附能力，可作为吸附剂使用。用KOH在高温下活化MCMB ，可以制成比表面积高达3 000～5 000 m2 / g (远远超过活性炭纤文和沥青基球状活性炭的比表面积) 的超高表面积活性炭。这种活性炭的所有碳原子几乎都在表面上，因此， 也有学者把它称为表面固体。用MCMB 活化制备活性炭，可以控制其粒径分布，也可通过改变制造条件得到不同孔径的活性炭。日本大阪煤气公司以MCMB 为原料，通过KOH 活化制得了比表面积达4 000 m2/ g 的活性炭，其对甲烷的吸附量高达15 mmol/ g 。以乳化法制备的MCMB 为原料制得的活性炭比表面积高达4 100 m2 / g ，亚甲基蓝的吸附量高达620 mL/ g。因此，MCMB 基超高表面积活性炭作为一种新型吸附材料有着广泛的应用前景。