اثر قير قطران بر بهبود كارايي عايق حرارتي ايروژل كربني بر پايه رزين نووالاك

Effect of Coal Tar Pitch on Improvement of Thermal Insulation Performance of Carbon Aerogels Based on Novolac Resin

پژوهش حاضر در راستاي سنتز ايروژل كربني ارزان قيمت با خواص مطلوب و با رويكرد عايق حرارتي است. در اين پژوهش از رزين ارزان قيمت نوولاك به عنوان ماده اوليه توليد ايروژل پليمري و روش خشك كردن محيطي استفاده شد؛ سپس قير قطران زغال سنگ به وسيله غوطه وري نمونه هاي پليمري در محلول قير به نمونه ها اضافه شد. در مرحله ي بعد، ايروژل هاي پليمري نوولاك- قير، در عمليات حرارتي گرماكافت به ايروژل هاي نانو ساختار كربني تبديل شدند. نتايج حاصل نشان داد كه با اين روش مي توان به ايروژل هايي با ساختار نانو و با چگالي قابل پيش بيني دست يافت؛ همچنين با بررسي ريزساختار و ريخت شناسي اين ايروژل ها مشخص شد كه اين ايروژل ها داراي تخلخل بالا، چگالي پايين (حدود 0/4-1/0) و مساحت سطح ويژه بالا (حدود 600) هستند. قير زغال گذاري بالايي از خود نشان داد و افزودن آن باعث بهبود خواص حرارتي حداقل به ميزان 100 ثانيه تاخير در بالا رفتن دما در آزمون تاريخچه حرارتي گرديد؛ كه نتيجه آن دستيابي به عايقي با عملكرد حفاظت حرارتي مطلوب تر بود.

The current study is based on synthesis a low cost carbon aerogel with improved properties and thermal insulator approach. In this work cheap novolac resin are used as a raw material for producing polymer aerogel by ambient drying method; then the coal tar pitch is added to samples by immerging them in pitch solution. In next step novolac-pitch polymer aerogels is converted to carbon nano-structure aerogels by pyrolysis heat treatment at inert atmosphere. The results proved, nano-structured aerogels with predictable density will be achieved by this method; also by studying on microstructure and morphology of aerogels it founded these aerogels have high porosity, low density(about 0.1-0.4 g/cm3) and high specific surface area (about 600 m2/g). The charring pitch was a lot and using of it made improved thermal properties that resulted in at least 100s delay in increasing temperature in time-temperature history test; as a result a high performance thermal insulator achieved.