[发明专利]一种高强度炭泡沫材料及其制备方法

权利要求书

1.一种炭泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)以糖类物质为碳源材料，与水凝胶剂材料溶于水中，得到混合液；

(2)向步骤(1)得到的混合液中加入发泡剂，在惰性气体保护下发泡得到发泡体，然后将发泡体凝胶固化，得到泡沫凝胶体；

(3)将步骤(2)得到的泡沫凝胶体进行碳化处理，得到炭泡沫材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述糖类物质包括水溶性糖类物质和/或非水溶性糖类物质；

优选地，所述水溶性糖类物质包括蔗糖、葡萄糖、果糖和麦芽糖中的任一种或至少两种的组合；

优选地，所述非水溶性糖类物质包括玉米淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉中任意一种或至少两种的组合；

优选地，水溶性糖类物质的加入量为水重量的80～200％；

优选地，非水溶性糖类物质的加入量为水重量的50～100％；

优选地，步骤(1)所述水凝胶剂材料为丙烯酰胺与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的组合；

优选地，所述丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺凝胶剂材料的加入量为水质量的10～35％，进一步优选为15～25％；

优选地，所述丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺比例为10:1～30:1，进一步优选为15:1～25:1；

优选地，步骤(2)所述发泡剂包括离子型表面活性剂发泡剂、非离子型表面活性剂发泡剂、蛋白活性物型发泡剂和复合型发泡剂中任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述发泡剂包括水泥发泡剂，进一步优选为中国建筑材料科学研究总院生产的水溶性复合非离子型水泥发泡剂FP-12；

优选地，步骤(2)所述发泡剂的加入量为步骤(1)得到的混合液质量的0.5～2％；

优选地，步骤(2)所述发泡的时间为10～60min，进一步优选为20～40min；

优选地，步骤(2)所述发泡体的体积为混合液体积的1.5～4.0倍。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述惰性气体包括氮气和/或氩气；

优选地，步骤(2)所述发泡在搅拌下进行；

优选地，所述搅拌的方式选自机械搅拌或电磁搅拌；

优选地，所述的搅拌速率为1000～2500r/min。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述凝胶固化为引发剂-催化剂凝胶固化；

优选地，所述引发剂-催化剂凝胶固化包括如下步骤：在凝胶固化前向发泡体中边搅拌边加入引发剂和催化剂；

优选地，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为过硫酸铵；

优选地，所述引发剂以水溶液的形式加入，所述引发剂水溶液浓度为5～15wt％；

优选地，所述引发剂水溶液的加入量为原混合液质量的2～5％；

优选地，所述催化剂选自三乙醇胺和/或四甲基乙二胺；

优选地，所述催化剂以水溶液的形式加入，所述催化剂水溶液的浓度为20～50wt％；

优选地，所述催化剂水溶液的加入量为原混合液质量的1.0～3.0％。

5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述凝胶固化为氧化-还原凝胶固化；

优选地，所述氧化-还原凝胶固化包括如下步骤：在凝胶固化前向所述发泡体中边搅拌边加入氧化剂和还原剂；

优选地，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为过硫酸铵；

优选地，所述还原剂选自亚硫酸铵、亚硫酸钾和亚硫酸钠中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为亚硫酸铵；

优选地，所述氧化剂和还原剂以混合水溶液的形式加入，所述氧化剂和还原剂的水溶液的浓度为10～20wt％；

优选地，所述氧化剂和还原剂水溶液的加入量为原混合液质量的3.0～6.0％；

优选地，所述氧化剂和还原剂的质量比为(1～2):1。