抗氧化碳泡沫的制作方法

专利名称：抗氧化碳泡沫的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用于高温应用例如绝缘材冲+的抗氧化碳泡沫 (oxidation resistant carbon foams)。更特别地，本发明涉及展现出优良的 强度、重量和密度特性同时具有改进的抗氧化性的碳泡沫。本发明还 包括用于制备该泡沫的方法。
背景技术：
由于它们的低密度以及非常高或低的导热率的性能，碳泡沫近 年来吸引了大量的关注。传统上，碳泡沫通过两种常用路径制备。可 高度石墨化的泡沫在高压下通过中间相沥青的热处理制备。这些泡沫 会具有高的导热率和导电率。例如，在Klett, U.S.专利No.6,033,506 中将中间相沥青加热同时经受1000psi的压力以制得含有尺寸范围为 90 - 200微米的相互连接的孔的开孔泡沫。根据Klett,在热处理至2800 。C之后，泡沫的固体部分发展成具有0.366nm的夹层间隔的高度结晶 石墨化结构。该泡沫被宣称具有比以前的泡沫更大的压缩强度(对于 0.53g/cm3的密度而言，为3.4MPa或500psi)。在Hardcastle等的U.S.专利No.6,776,936中，通过在模具中在 至多800psi的压力下将沥青加热制备密度为0.68- 1.5g/cm3的碳泡沫。 该泡沫被宣称为是可高度石墨化的并且提供高的导热率(250W/m。K )。
才艮才居H.J.Anderson等,Proceedings of the 43rd International SAMPE Meeting, 756页(1998 ),由中间相沥青随后氧化热固化并且 碳化至900。C制备碳泡沫。该泡沫具有形状变化并且孔径为39至大于 480农i米的相互连接的孔的开孔结构。 Rogers等在Proceedings of the 45th SAMPE Conference, 293页 (2000)中描述了在高压下通过热处理由煤-基前体制备碳泡沫，以制 得具有0.35 - 0.45g/cm3的密度和2000 - 3000psi的压缩强度(因此为 约6000psi/(g/cm"的强度/密度比)的材料。这些泡沫具有孔径至多为 1000微米的相互连接的孔的开孔结构。与上述中间相沥青泡沫不同， 煤-基泡沫不是可高度石墨化的。在近年来的出版物中，描述了这类泡沫的性能(High Performance Composites, 2004年9月，25页)。该泡 沫具有在0.27 g/cm3的密度下为800psi的压缩强度或者3000psi/(g/cm3)
的强度/密度比。 Stiller等(U.S.专利No.5,888，469 )描述了通过加氢处理的煤才是 取物的加压热处理制备碳泡沫。对于0.2-0.4 g/cm3的密度而言，这些 材料被声称具有600psi的高压缩强度(1500 - 3000psi/(g/cm"的强度/ 密度比)。其暗示这些泡沫比不能石墨化的具有玻璃碳或玻璃质性质的 那些更强。碳泡沫还可以通过聚合物或聚合物前体共混物的直接碳化制 备。Mitchell在U.S.专利No.3,302,999中论述了通过在空气中在200 -255 °C下将聚氨酯泡沫加热随后在惰性气氛中在900 °C下碳化而制备碳 泡沫。这些泡沫具有0.085 - 0.387g/cm3的密度和130 - 2040psi的压缩 强度(1529 - 5271psi/(g/cm3)的强度/密度比)。在U.S.专利No.5,945,084中，Droege描述了通过将得自于羟基 化苯和醛(酚醛树脂前体)的有机凝胶热处理制备开孔碳泡沫。该泡 沫具有0.3 - 0.9g/cm3的密度并且由尺寸范围为2 - 50nm的小的间隙孔组成。 Mercuri等(Proceedings of the 9th Carbon Conference, 206页 (1969))通过酚醛树脂的热解制备碳泡沫。对于具有0.1-0.4g/cm3的 密度范围的泡沫，压缩强度与密度比为2380- 6611psi/(g/cm3)。对于具 有0.25 g/cm3的密度的碳泡沫而言，孔为椭圆形的，孔径为25 -75微米。 Stankiewicz(U.S.专利No.6,103,149 )制备了具有受控制的为0.6 -1.2的长宽比范围的碳泡沫。专利权人指出对于优良的性能而言，使 用者通常需要完全各向同性的泡沫，l.O的长宽比是理想的。通过用可 碳化的树脂浸渍聚氨酯泡沫随后热固化并且碳化而制备开孔碳泡沫。 原始聚氨酯泡沫的孔长宽比因此从1.3- 1.4变成0.6- 1.2。
不幸的是，通过现有技术方法制备的碳泡沫对于许多其中抗氧 化性对于碳泡沫产品的完整性而言至关重要的高温应用中并不有效。 一般而言，对于高温应用，不能石墨化的碳泡沫展现出最希望的强度、 重量和强度/密度比特性，然而与可石墨化的泡沫相比更容易氧化。通 常，当泡沫在升高的温度下暴露在空气中时，用于形成前体树脂的聚合催化剂以及用于发泡操作的其它试剂促进了碳泡沫的氧化。因此， 这些碳泡沫结构不适合用于其中不能防止空气暴露的高温应用。因此，需要的是一种整块的、具有可控制的孔结构并且具有提
高的抗氧化性的碳泡沫，其中孔结构、强度和强度/密度比使得该泡沫 适合用于高温应用。此外，还需要其中泡沫中的钠或其他氧化催化金
属的含量约为0的>5友泡沫。泡沫中的金属含量可以如ASTM D5600中 那样使用感应耦合等离子体(ICP)技术测量。实际上，已经发现比现 有技术中构思的更高的特性组合，包括抗氧化性和强度/密度比对于碳 泡沫在高温应用中的使用是必要的。还需要制备该泡沫的方法。

发明内容
本发明提供一种独特地能够用于高温应用例如用于绝热的碳泡 沫。本发明的泡沫展现出这样的抗氧化性和压缩强度/密度比，这些提 供了迄今为止没有见过的耐用性、断裂或失效抗性、强度和相对轻的 重量特性的组合。最佳地，将氧化促进金属从本发明的碳泡沫中除去， 特别地泡沫中的钠和其他氧化促进金属的含量约为0%。另外，具有相
对为球形并且没有高度相互连接的较大和较小的孔组合的泡沫的整块 性质和双峰孔结构，提供了可以所希望的尺寸和结构制备并且可以容 易地加工的石友泡沫。更特别地，本发明的碳泡沫具有约0.03-约0.6克/立方厘米 (g/cm3)的密度，与至少约2000磅/平方英寸(psi)的压缩强度(例 如通过ASTM C695方法测量)。当预期用于高温应用中时，泡沫的重 要特性是强度/密度比。对于这类应用，需要至少约7000 psi/(g/cm3), 更优选至少约8000 psi/(g/cm"的强度/密度比。本发明的碳泡沫应具有相对均匀的孔分布以提供所需的高压缩 强度。这些孔应该不高度相互连接并且该泡沫应不具有开孔结构。另 外，这些孔应该是相对各向同性的，这意味着这些孔是相对球形的， 这是指这些孔平均具有约1.0 (其代表完美的球形几何结构)-约1.5 的长宽比。通过将任何孔的较长尺寸除以其较短的尺寸而确定长宽比。
该泡沫应具有约50% -约95%，更优选约60% -约95%的总孔 隙度。另外发现高度有利的是具有双峰孔尺寸分布，也就是说主要部 分为较大尺寸的孔和次要部分为较小尺寸的孔的两种平均孔尺寸的组合。优选地，这些孔的至少约90%的孔体积，更优选至少约95%的孔 体积应是较大尺寸的部分，并且至少约1%的孔体积，更优选约2%-约10%的孔体积应是4交小尺寸的部分。本发明的碳泡沫中的双峰孔分布的较大孔部分直径应为约10-约150微米，更优选直径约15 -约95微米，最优选直径约25-约95 微米。孔的较小部分应包含具有约0.8-约3.5微米，更优选约1-约2 微米的直径的孔。本发明泡沫的双峰孔结构性质提供了在开孔泡沫与 闭孔泡沫之间的中间结构，由此限制了泡沫的流体渗透性同时保持了 泡沫结构。实际上，有利的是本发明的碳泡沫应展现出不大于约3.0达 西，更优选不大于约2.0达西的氮气渗透性(例如通过ASTMC577方 法测量)。有利地，为了制备本发明的泡沫，将聚合物泡沫块，特别是酚 醛泡沫块在惰性或排除空气的气氛中在可以为约500°C,更优选至少约 80CTC,至最多约3200。C的温度下碳化以制备可用于高温应用的碳泡沫。因此，本发明的一个目的是一种具有使其能够用于高温应用例 如复合材料加工应用的特性的整块碳泡沫。本发明的另一个目的是一种具有抗氧化特性的碳泡沫，该特性 使得其能够用于高温应用例如用于绝热。本发明的仍然一个目的是一种具有足以用于高温和/或高压应 用的抗氧化性、密度、压缩强度和压缩强度/密度比的碳泡沫。
本发明的仍然另一个目的是一种具有一定的孔隙度和孔结构以 及尺寸分布以在高度连接的孔隙度并不理想的应用中提供可用性的碳 泡沫。本发明的仍然另 一个目的是一种可以以所希望的尺寸和结构制 备并且可以容易地加工或连接以提供较大碳泡沫结构的碳泡沫。
本发明的另一个目的是提供一种制备本发明的碳泡沫的方法。
当阅读以下描述时对于技术人员而言将变得明显的这些方面和 其他方面可以通过提供使用聚合物泡沫例如曱阶酚醛树脂制备的碳泡 沫制品来实现，该聚合物泡沫通过使用选择为减少最终碳泡沫氧化的 催化剂的聚合而形成。前体聚合物泡沫也可以包括固体氧化抑制添加 剂以降低最终碳泡沫产品的氧化速率。此外，在最终碳化步骤之后可以用氧化抑制剂处理碳泡沫用于进 一 步保护免于氧化。本发明的碳泡沫具有至少约7000 psi/(g/cm"的压缩强度/密度 比，尤其为至少约8000 psi/(g/cm^的压缩强度/密度比。本发明的泡沫 产品有利地具有约0.03 -约0.6g/cm3的密度和至少约2000psi的压缩强 度，以及约50%-约95%的孔隙度。碳泡沫的孔平均具有约1.0-约1.5 的长宽比。优选地，至少约90%的孔体积由直径为约10-约150微米的孔 构成；实际上，最优选地至少约95%的孔体积由直径为约25-约95 微米的孔构成。有利地，至少约1%的孔体积由直径为约0.8-约3.5 微米的孔构成，更优选地约2%-约10%的孔体积由直径为约1 -约2 樣吏米的孔制成。本发明的泡沫可以通过在惰性或排除空气的气氛中将聚合物泡 沫制品，尤其是酚醛泡沫碳化而制备。该酚醛泡沫应优选具有至少约 100psi的压缩强度。将理解的是前述的 一般描述和下面的详细描述提供了本发明的 实施方案，并且意在提供理解所要求保护的本发明的性质和特性的综 述或框架。
实施本发明的最好方式根据本发明的碳泡沫由聚合物泡沫例如聚氨酯泡沫或盼醛泡 沫，优选酚醛泡沫制备。酚醛树脂是由广泛种类的基于盼类与曱醛的 反应产物的结构组成的聚合物和低聚物的大家族。盼醛树脂通过纷或 取代的酚与醛，尤其是甲醛在酸性或碱性催化剂存在下的反应制备。 酚醛树脂泡沫是由开放的孔和闭合的孔组成的固化体系。所述树脂通 常是在可以变化的但优选为约2: 1的甲醛/酚比例下通过氢氧化钠催化 的含水曱阶酚醛树脂。游离的酚和甲醛含量应该4艮低，尽管可以-使用 脲作为曱醛清除剂。该前体聚合物泡沫通过调节树脂的水含量并且通过加入表面活 性剂(例如乙氧基化非离子表面活性剂)、发泡剂(例如戊烷、二氯曱 烷或含氯氟烃)和酸催化剂来制备。酸催化剂催化反应，同时放热造 成在树脂中乳化的发泡剂蒸发并且因此使泡沫膨胀。表面活性剂控制 孔尺寸以及开放孔单元/闭合孔单元的比例。可使用间歇和连续方法。在连续方法中，设备类似于用于连续聚氨酯泡沫的那些。泡沫的性能 主要取决于密度和孔结构。用于由树脂制备泡沫的优选的酸催化剂是磷酸，更优选的酸催
化剂是聚磷酸。其他酸例如曱苯磺酸或苯酚磺酸也可以单独或者与石岸 酸组合用于所述方法的该部分中。优选的酚是间苯二盼；然而，也可以使用类似种类的能够与醛 形成缩合产品的其他酚。这些酚包括一元和多元酚、焦儿茶酚、氢醌、 烷基取代的酚，例如曱酚或二甲苯酚，多核一元或多元盼例如萘酚、 p,p，-二羟基二苯基二甲基甲烷或羟基蒽。用于制备泡沫前体材料的酚也可以以与能够以与盼相同的方式
与醛反应的非-酚类聚合物材料的混合物形式使用。用于溶液中的优选的醛是甲醛。其他合适的醛包括将以相同的
方式与酚反应的那些。这些包括，例如乙醛和苯甲醛。 —般而言，可用于本发明方法中的酚和醛是描述于U.S.专利
Nos.3,960,761和5,047,225中的那些，这些专利的披露内容在此引入作
为参考。为了将改进的抗氧化性提供给本发明的泡沫，在树脂最初形成 期间使用的催化剂必须为了这些性能而加以选择。换句话说，为了形 成聚合物泡沫，首先通过碱例如氢氧化钠溶液通过催化形成树脂例如 "甲阶酚醛树脂"。碱催化剂是重要的，因为其将酚化合物脱质子化成 与醛反应的盼盐结构而开始聚合反应，并且最终导致高度连接的甲阶 盼醛树脂最终产品。 —般而言，当碳泡沫由氬氧化钠催化的甲阶酚醛树脂通过将酚 醛泡沫碳化成碳泡沫制得时，最终的泡沫产品含有高浓度的由制备甲 阶酚醛树脂的工艺留下的钠。特别地，钠可以以0.1 - 2wt。/。存在于碳泡 沫的结构内。这些钠浓度导致对空气具有高度反应性(因此氧化)的 碳泡沫产品，因为钠是一种碳的强氧化催化剂。(RL.Walker等， CHEMISTRY AND PHYSICS OF CARBON, 4巻，292(Marcel Dekker eds., 1968))。通过使用不含钠的碱性聚合催化剂，最终的碳泡沫将具有提高 的抗氧化性。最佳地，碳泡沫中钠或其他金属应约为0%。获得金属的 低最终浓度的一种方法是通过使用氨的水溶液代替氢氧化钠作为聚合碱催化剂。该氨溶液将以与氢氧化钠类似的方式起作用，将酚化合物 脱质子化，由此引发树脂的形成。该树脂可以如同由氢氧化钠生成的 树脂那样进行处理，但相反导致基本没有金属污染物的酚醛泡沫。不 含钠的泡沫然后经受同样的碳化步骤，生成具有提高的强度/密度比以 及提高的抗氧化性的碳泡沫。在另一个实施方案中，可以使用包括碱土金属氢氧化物的碱/f崔 化剂代替氬氧化钠。特别地，该金属氩氧化物可以是氲氧化镁、氢氧 化钙、氢氧化钡或氢氧化锶。这些金属氢氧化物起与氢氧化钠相同地> 作用，但得到在促进碳氧化方面效果差得多的金属阳离子。因此，最 终的碳泡沫产品将引入与钠相比造成氧化的效果差的远的金属。
提高碳泡沫的抗氧化性的另一种方法是通过特別引入只用于^是 高碳泡沫的抗氧化性的化合物。这些固体氧化抑制添加剂包括磷酸铵、 磷酸铝、磷酸锌或硼酸。所述氧化抑制添加剂的另一个特征在于该添 加剂可以在碳泡沫制备的树脂制备阶段或酚醛泡沫形成阶段期间加 入。使用任一种方法，酚醛泡沫的最终碳化都导致保留在碳泡沫结构 中的磷或硼，这降低了碳泡沫的氧化速率。特别地，保留在最终碳泡 沫产品中的约0.01 -约0.5wto/。的磷或硼将氧化速率降低超过50%。
最后，在碳化过程结束后可用氧化抑制剂处理碳泡沫产品。优 选的方法将是用含磷材料例如磷酸铵、磷酸、磷酸铝或磷酸锌的水溶 液或者用聚磷酸浸渍碳泡沫，随后热处理至超过约300。C以同时除去水 并且将磷固定在碳上。另外，可以以上述方式将水溶性硼化合物例如 硼酸引入以生成抗氧化碳泡沫产品。在本发明的碳泡沫制备中用作起始材料的如上所述制备的聚合 物泡沫前体应具有与将形成的碳泡沫所希望的最终密度对应的初始密 度。换句话说，聚合物泡沫应具有约0.03-约0.8 g/cm3,更优选约O.l -约0.6 g/cn^的密度。聚合物泡沫的孔结构应是闭合的，具有约50% -约95%的孔隙度和相对高的，即至少约100psi并且高至约300psi或 更高的数量级的压缩强度。为了将聚合物泡沫转化成碳泡沫，通过在惰性或排除空气的气 氛中例如在氮气的存在下加热至约500°C,更优选至少约80(TC,至多 约3200。C的温度而将泡沫碳化。对于含磷的泡沫，可以将热处理进4亍 至约IOOO'C同时由于留下的磷而保持氧化抑制。对于硼，对于热处理至约3200。C的泡沫而言，保持了氧化抑制。应该控制加热速率以佳J寻 在几天时间内将聚合物泡沫带至所希望的温度，因为在碳化期间聚合 物泡沫可能收缩多至约50%或更多。应该小心确保聚合物泡沫制品的 均匀加热以有效碳化。通过使用在惰性或排除空气的环境中加热的聚合物泡沫，获得 不能石墨化的碳泡沫，其具有与起始聚合物泡沫近似的密度，但具有 至少约2000psi的压缩强度和显著地，至少约7000 psi/(g/cm3),更优选 至少约8000 psi/(g/cm"的强度/密度比。该碳泡沫具有相对均匀的各向 同性的孔的分布，这些孔平均具有约1.0-约1.5的长宽比。
所得的碳泡沫具有约50% -约95%,更优选约60% -约95%的 总孔隙度以及具有双峰孔尺寸分布；至少约90%,更优选至少约95% 的孔体积由直径为约10-约150樣i米，更优选直径为约15-约95凝: 米，最优选直径为约25 -约95微米的孔构成，同时至少约1%，更伊乙 选约2%-约10%的孔体积由直径为约0.8-约3.5微米，更优选为约1 -约2微米的孔构成。本发明泡沫的双峰孔结构性质提供了在开孔泡 沫与闭孔泡沫之间的中间结构，这限制了泡沫的流体渗透性同时保持 了泡沫结构。优选氮气渗透率少于3.0达西，甚至少于2.0达西。
—般而言， 一些特性例如孔隙度以及单个孔尺寸和形状以光学 方式测量，例如通过使用光学显微镜使用明视场照明而测量，并且4吏 用可商购获得的软件，例如可从MediaCybernetic of Silver Springs, Maryland获得的Image-Pro專欠件确定。为了进一步解释本发明的原理和操作，提供以下实施例。然而， 本实施例将不以任何方式看作是限制性的。
实施例1获得具有0.32 g/cm3的密度和0.8wt。/。的钠含量的15g碳泡沫冲羊 品。上述泡沫通过以下步骤碳化。将酚醛泡沫装入钢罐中、保护免于 空气并且然后在2。C/小时下加热至550。C的温度并且然后在10。C/小时 下加热至85(TC,并且保持在该温度下约20小时。所得的碳泡沫具有 0.32 g/cm3的密度和4200psi的压缩强度，强度/密度比超过12,500 psi/(g/cm3)。然后将样品置于玻璃容器中并且经受真空。然后将在水中的约1 8Wt%的磷酸二氢铵溶液f I入排气的容器并且将泡沫样品保持过夜，保 持在大气压下全部浸入溶液中。然后将处理的泡沫样品在真空烘箱中
在约15(TC下干燥。随后将经磷酸盐处理的碳泡沫在惰性气氛中热处理至约850°C 以完成将磷固定在碳上。然后将经处理的样品与相同的没经磷酸盐处理的碳泡沫块一起 进行氧化试验。该氧化试验包括将约lg处理的和未处理的材料样品 置于1英寸直径的陶瓷坩锅中，并且然后在LECO TGA 601装置中在 空气氛中在约10。C/分钟的速率下将含有样品的坩锅加热至593。C的温 度。将两种样品保持在593。C下同时记录在至多24小时内的重量损失。
在1小时之后，其间温度从25。C升至593°C,未处理的样品损 失15.4wt。/。而处理的样品仅损失3.4wtQ/。。在保持在593。C下1小时之后， 未处理的样品的重量损失51.2%而处理的样品仅损失26.2%。在593°C 下169分钟后，未处理的样品基本损失了其全部碳含量，而处理的样 品仍然保留其原始重量的约43%。
实施例2将2g碳泡沫样品浸入85%聚磷酸中并且在大气压下在80。C下 保持在该酸中。然后将经处理的样品和类似的未处理的样品在惰性气 氛中热处理至35(TC并且进行如实施例1中所述的相同氧化试验。在1 小时内从25。C加热至593。C之后，未处理的样品损失约35.3wt%，而处 理的样品损失20.6wt。/。。在593。C下约1小时之后，未处理的样品几乎 损失其全部重量，而经处理的样品在593。C下在该1小时时间内仅损失 33.9wt%。因此，通过本发明的实践，制得了具有迄今为止未认识到的特 性的碳泡沫。这些泡沫展现出特别的抗氧化性以及高的压缩强度/密度 比并且具有与众不同的双峰孔结构，这吏得它们独特地在 一 些应用例 如复合材料加工和绝热中有效。在本申请中提及的所有引用的专利和出版物的披露内容在此引 入作为参考。以上描述意在使得本领域技术人员能够实践本发明。其不意在 将当阅读说明书时对于技术人员而言将变得明显的所有可能的变化和改进进行详细描述。然而，其意在所有这些改进和变化包括在由后面 的权利要求定义的本发明的范围内。所述权利要求意在覆盖所示出的 有效地满足本发明的目标的以任何排列或顺序的要素和步骤，除非上 下文特别地进行了相反说明。
权利要求
1.一种用于生成具有改进的抗氧化性的碳泡沫材料的方法，其包括以下步骤a)将甲醛与酚共混形成反应性混合物，b)用碱性催化剂使该反应性混合物聚合以形成金属含量少于树脂制品重量的约0.2％的树脂制品，c)将所述树脂制品用酸催化剂、发泡剂和表面活性剂处理以将树脂制品转化成酚醛泡沫产品，d)将所述酚醛泡沫产品碳化以生成具有提高的抗氧化性的碳泡沫材料。
2. 权利要求1的方法，其中该反应性混合物包含比例为约1.15 -约2.5摩尔曱醛每摩尔酚的曱醛和酚。
3. 权利要求l的方法，其中碱性催化剂是氨和水的溶液。
4. 权利要求1的方法，其中酸催化剂选自磷酸、聚磷酸、对-甲 苯石黄酸、辟b酸和其组合。
5. 权利要求4的方法，其中磺酸是芳基磺酸。
6. 权利要求l的方法，其中发泡剂选自碳氟化合物、烃和其组合。
7. 权利要求6的方法，其中烃是脂族的。
8. 权利要求1的方法，其进一步包括将固体氧化抑制添加剂与 反应性混合物混合以提高碳泡沫材料的抗氧化性。
9. 权利要求8的方法，其中固体氧化抑制添加剂在步骤c)期间 加入。
10. 权利要求8的方法，其中固体氧化抑制添加剂选自磷酸铵、磷 酸铝、 -畴酸锌、硼酸和其组合。
11. 权利要求8的方法，其中碳泡沫产品中硼的最终浓度为约0.01 -约0.5wt%。
12. 权利要求8的方法，其中碳泡沫产品中磷的最终浓度为约0.01 -约0.5wt%。
13. 权利要求l的方法，其进一步包括用氧化抑制剂的水溶液浸 渍碳泡沫材料和将浸渍的碳泡沫加热以除去过量的水并且将氧化抑制 剂固定在碳泡沫材料上。
14. 权利要求13的方法，其中氧化抑制剂选自磷酸铵、磷酸铝、石岸酸锌、 -畴酸、硼酸和其组合。
15. 权利要求13的方法，其中氧化抑制剂是聚磷酸。
16. 权利要求13的方法，其中将浸渍的碳泡沫加热至约30(TC或 更高。
17. 权利要求1的方法，其中将酚醛泡沫产品碳化的步骤包括将酚 醛泡沫在非氧化气氛中加热至足以使酚醛泡沫碳化的温度以提供碳泡 沫材料。
18. 权利要求17的方法，其中非氧化气氛在约大气压至约50psi 的压力下施加。
19. 权利要求17的方法，其中使用约1°C-约50。C/小时的温度斜 率获得温度。
20. —种具有约0.03g/cn^-约0.6g/cm3的密度和至少约2000psi 的压缩强度的碳泡沫，其中该碳泡沫具有少于约0.1wt。/。的金属含量。
21. 权利要求20的泡沫，其具有50%-约95%的孔隙度。
22. 权利要求21的泡沫，其中碳泡沫的孔平均具有约1.0-约1.5 的长宽比。
23. 权利要求21的泡沫，其中孔的至少约95%的孔体积具有约25 -约95微米的直径。
全文摘要
通过以下方式生成具有改进的抗氧化性的碳泡沫材料将甲醛与苯酚共混形成反应性混合物，用非-促进氧化的碱性催化剂将反应性混合物聚合形成树脂制品，将树脂制品发泡生成酚醛泡沫，和将酚醛泡沫碳化生成具有提高的抗氧化性的碳泡沫。特别地，该抗氧化碳泡沫具有约0％的钠含量。本发明的泡沫也可以包含一种或多种氧化抑制剂以当泡沫暴露在氧化环境下时阻止该碳泡沫氧化。
文档编号C01B31/00GK101588990SQ200680053596
公开日2009年11月25日 申请日期2006年12月22日 优先权日2005年12月29日
发明者D·J·米勒, I·C·路易斯, O·L·阿德里亚诺维奇, R·L·邵, T·A·皮罗 申请人:格拉弗技术国际控股有限公司