Busa karbon, material karbon fungsional dengan struktur sarang lebah, tidak hanya menawarkan sifat-sifat unggul seperti kepadatan rendah, kekuatan tinggi, ketahanan oksidasi, dan konduktivitas termal yang dapat disesuaikan, tetapi juga memiliki kemampuan proses yang sangat baik. Oleh karena itu, busa karbon dapat digunakan sebagai konduktor termal, isolator, pembawa katalis, biosolidifier, dan penyerap. Busa karbon memiliki prospek aplikasi yang luas dalam aplikasi militer, insulasi bangunan hemat energi, katalisis kimia, pengolahan air limbah biologis, dan energi. Busa karbon dapat dibagi menjadi dua jenis—satu yang memungkinkan panas melewatinya dengan mudah (konduktif termal) dan yang lainnya yang mencegah panas melewatinya (isolasi termal). Perbedaannya terletak pada seberapa banyak material karbon asli telah diubah menjadi grafit. Pitch mesofase dan resin fenolik Terdapat dua prekursor karbon yang umum digunakan untuk menghasilkan busa karbon dengan konduktivitas termal tinggi dan rendah. Saat ini, resin fenolik termoseting dan termoplastik merupakan prekursor karbon berkualitas tinggi untuk menghasilkan busa karbon dengan konduktivitas termal rendah. Dengan menggunakan resin fenolik sebagai bahan baku, busa resin fenolik dapat diproduksi dengan menambahkan bahan peniup dan bahan pengawet, lalu dibusakan pada tekanan normal. Busa karbon kemudian diproduksi melalui karbonisasi suhu tinggi. Kekuatan tekan busa karbon ini di bawah 0,5 MPa, yang membatasi penggunaannya.
Kapan Resin Fenolik 2402 digunakan sebagai bahan baku, pori-pori busa karbon yang dihasilkan pada berbagai tekanan pembusaan hampir berbentuk bulat (Gambar 6). Karena tidak ada agen pembusa yang ditambahkan, proses pembusaan mengikuti mekanisme pembusaan sendiri, di mana material matriks mengalami reaksi perengkahan pada suhu tertentu, menghasilkan gas-gas molekul kecil yang sesuai. Saat gas terbentuk, gas-gas tersebut berkumpul dan tumbuh menjadi pori-pori. Viskositas, struktur, volume, bentuk, dan laju produksi gas dari material dasar berubah seiring dengan produksi gas perengkahan. Ini berarti struktur pori-pori dalam busa karbon bergantung pada viskositas material dasar, laju produksi gas, volume, seberapa cepat viskositasnya berubah, dan tekanan luar dalam rentang suhu pembusaan.
Pada suhu berbusa antara 300 dan 425°C, resin fenolik 2402 menghasilkan banyak gas retak (Gambar 3(a)) dan memiliki viskositas rendah (<2×104Pa·s, Gambar 4(d)). Oleh karena itu, tegangan permukaan menyebabkan pori-pori menjadi bulat. Ketika tekanan pembusaan mencapai 1,0 MPa, tekanan luar yang rendah menyebabkan gelembung-gelembung bergabung dan membesar, menghasilkan ukuran pori yang lebih besar (500-800 μm). Selain itu, pori-pori yang lebih besar berarti busa karbon memiliki sambungan yang lebih tipis dan banyak pori yang hampir menjadi sel terbuka (Gambar 6(a)).
Ketika tekanan pembusaan naik hingga 3,5 MPa, ukuran pori busa karbon mengecil (300-500 μm), sambungan menjadi lebih tebal, dan struktur pori lebih konsisten (Gambar 6(b)). Jika tekanan pembusaan terus meningkat hingga 5,0 MPa, ukuran pori terus mengecil, tetapi konsistensi struktur pori mulai memburuk (Gambar 6(c)). Pada tekanan pembusaan 6,5 MPa, struktur pori busa karbon terus memburuk, tetapi densitas pori meningkat (Gambar 6(d)).
Ketika suhu pembusaan melebihi 425°C, viskositas resin fenolik 2402 akan meningkat dengan cepat. Tekanan pembusaan jelas memiliki dampak penting terhadap konsistensi struktur pori dan kepadatan busa karbon. Jika tekanan pembusaan lebih rendah daripada tekanan di dalam gelembung, gas perengkahan yang dihasilkan selanjutnya masih dapat mengatasi viskositas material dasar dan terus berkumpul serta membesar di dalam gelembung yang sudah terbentuk. Hal ini menghasilkan struktur pori yang cukup konsisten di dalam gelembung, tetapi tidak akan terbentuk gelembung baru. Namun, jika tekanan pembusaan cukup tinggi, gas perengkahan yang dihasilkan selanjutnya hanya dapat membentuk gelembung-gelembung baru yang lebih kecil pada sambungan gelembung-gelembung yang sudah terbentuk atau pada material dasar, yang memperburuk struktur pori karbon berbusa dan meningkatkan kepadatan pori.
Kesimpulan
(1) Cara kerja resin fenolik termoplastik (resin untuk tahan api) Pembentukan busa didasarkan pada reaksinya sendiri. Seberapa baik pembentukan busa bergantung pada kondisi (tekanan, suhu, dan waktu). Hal ini juga dipengaruhi oleh bagaimana molekul berinteraksi, dengan mempertimbangkan ukuran, distribusi, bagaimana mereka kehilangan berat ketika dipanaskan, dan bagaimana viskositasnya berubah seiring suhu. Viskositas dan suhu adalah kuncinya.
(2) Ketika dipanaskan hingga 300-420°C, resin formaldehida fenolik 2402 terurai dengan cepat, menghasilkan banyak gas. Jika viskositas material di bawah 2×104 Pa·s pada titik ini, karbon berbusa yang dihasilkan memiliki gelembung-gelembung yang baik, berbentuk bulat, dan berjarak sama.
(3) Tekanan yang lebih rendah saat berbusa membantu menghasilkan karbon berbusa dengan pori-pori yang konsisten. Tekanan yang lebih tinggi mencegah gas menggumpal dan membesar, yang menyebabkan lebih banyak gelembung terbentuk. Hal ini membuat struktur pori menjadi tidak rata dan meningkatkan jumlah gelembung.
Situs web: www.elephchem.com
WhatsApp: (+)86 13851435272
Surel: admin@elephchem.com
Jaringan IPv6 didukung
