关于碳化高分子介绍

[拼音]：tanhua gaofenzi

[外文]：carbonized polymers

聚合物经过碳化（一种热处理，使化合物中的非碳成分如氢、氧、氮、硫等全部或大部挥发掉）而制成的一种含碳量很高的合成材料。它具有耐高温、高强度、高模量等特殊性能，广泛用于航天工业、吸附剂制造等领域。

碳化高分子是在研究聚合物的热稳定性试验中发展起来的。20世纪50年代，开始研究聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、苯乙烯 -二乙烯苯共聚物的碳化。60年代初，发表了聚丙烯腈经热处理制成碳化聚丙烯腈纤维的研究成果。这种物质色黑、耐火，在惰性气体存在下继续缓慢升温到1400℃后，可得到高强度的碳纤维；当升温到3000℃后可得到高模量碳纤维。这种碳纤维与树脂结合使用，可获得相对密度小而工作性能好的复合材料。航天工业的发展，需要耐高温、耐腐蚀、相对密度小的合成材料，因而使高分子碳化的研究更加活跃。70年代又由于活性炭不能满足科研和工业上的要求，开展了以碳化高分子材料代替活性炭的研究，获得了吸附性能良好的碳化高分子吸附剂。

在制备碳化高分子的过程中，当用高温处理某些有机聚合物材料时，这些材料易分解或氧化，变成挥发性的低分子化合物，若处理不当，整个高分子会被破坏。但在高纯度惰性气体保护下缓慢升温，可获得有特殊性能的碳化高分子。高分子在成型后，经碳化可得保持原型的碳化高分子，如从聚丙烯腈纤维制得的碳纤维（模量为42×105千克力/厘米2，强度为3×104千克力/厘米2）；从泡沫塑料制得的泡沫碳（相对密度为0.05～0.065，抗压强度为4.8千克力／厘米2）;从塑料制得的玻璃碳(微孔体积小于1％，模量为2.6×105千克力／厘米2，抗弯强度为700千克力／厘米2);其他如从薄膜制得的碳薄膜和从层压塑料制得的碳化层压塑料等。

某些高分子中引入功能基后，可提高热稳定性，使碳化容易进行。例如苯乙烯-二乙烯苯共聚物中引入磺酸基后，在纯氮保护下缓慢升温，达到近1000℃后，即获得碳化物。经X射线分析，发现这种碳化物的衍射图与椰子壳活性炭相似。可用于脱色、分离、提纯、水处理；还能用作色谱柱的载体（见色谱法）。碳化高分子吸附剂的优点是结构容易控制，易再生，密度大，便于在溶液中使用，物理稳定性好，能长期使用。这些都是活性炭所不及的。