專利名稱：酚醛樹脂微球的制備方法及利用其制備酚醛樹脂基碳球的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樹脂微球和碳球的制備方法
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器是一種介于蓄電池和傳統(tǒng)介電質(zhì)電容器之間的新型的儲(chǔ)能元件，具有高比能量、良好的可逆性和長循環(huán)壽命，以其潛在應(yīng)用于混合型或純電動(dòng)汽車為背景而為人矚目。超級(jí)電容器容量的不斷提高，對(duì)電極材料儲(chǔ)電量的要求也越來越高。而采用酚醛樹脂微球碳化后的酚醛樹脂基碳球作為超級(jí)電容器電極材料是一個(gè)新的嘗試，其具有密度小、熱導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、導(dǎo)溫和導(dǎo)熱系數(shù)低且能吸收電磁波等特點(diǎn)，是各種性能都比較優(yōu)越的新型電極材料?，F(xiàn)有的制備酚醛樹脂微球的方法是將線性酚醛樹脂溶解在醇溶液中，將表面活性劑調(diào)成水溶液，將酚醛樹脂醇溶液加入到含表面活性活性劑的水溶液中，在勻速攪拌條件加熱到110 130°c下恒溫30 180min，制得酚醛樹脂微球。該方法工藝復(fù)雜、成本高且酚醛微球球徑不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有酚醛樹脂微球及酚醛樹脂基碳球的制備方法復(fù)雜、成本高，微球球徑難控制的問題；而提供了酚醛樹脂微球的制備方法及利用其制備酚醛樹脂碳球的方法。酚醛樹脂微球的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的步驟一、按間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 O 9、間苯二酚與甲醛的摩爾比為1 1.2 2. 7、間苯二酚與碳酸鈉的摩爾比為1 O 0. 002、間苯二酚與碳酸氫鈉的摩爾比為1 O 0.002及間苯二酚與水的摩爾比為1 16 60的配比將間苯二酚、苯酚、甲醛、碳酸鈉、碳酸氫鈉和水混合，在20 30r/min條件下攪拌10 30min得到反應(yīng)溶液；步驟二、將步驟一的反應(yīng)溶液置于油浴中， 以20 30r/min攪拌同時(shí)升溫至70 150°C后保持4 他，得到酚醛樹脂微球懸浮液；步驟三、將步驟二得到的酚醛樹脂微球懸浮液抽濾，然后用水洗滌，再在60 100°C的條件下干燥10 15h，得到酚醛樹脂微球。利用酚醛樹脂微球制備酚醛樹脂基碳球的方法如下將上述方法得到的酚醛樹脂微球放入管式爐中，以氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣，保護(hù)氣的流量為1 4L/min，以5 10°C /min 的速度升溫至700 1000°C后保持2 他，得到酚醛樹脂基碳球。本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)懸浮聚合法，利用間苯二酚、苯酚和甲醛等制備得到酚醛樹脂微球，經(jīng)碳化后制得酚醛樹脂基碳球。動(dòng)態(tài)懸浮聚合法工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件易控；原料中引入苯酚從而降低了反應(yīng)成本；通過控制反應(yīng)原料的加料比，可有效的將酚醛樹脂微球及酚醛樹脂基碳球球徑，可在IOnm-IO μ m間做出任意球徑的酚醛樹脂微球及酚醛樹脂基碳球。


圖1是具體實(shí)施方式
二十七制備得到的酚醛樹脂微球的掃描電子顯微照片；圖2 是具體實(shí)施方式
二十八制備得到的酚醛樹脂基碳球的掃描電子顯微照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中酚醛樹脂微球的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的 步驟一、按間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 0 9、間苯二酚與甲醛的摩爾比為1 1.2 2. 7、間苯二酚與碳酸鈉的摩爾比為1 0 0.002、間苯二酚與碳酸氫鈉的摩爾比為 1 0 0.002及間苯二酚與水的摩爾比為1 16 60的配比將間苯二酚、苯酚、甲醛、 碳酸鈉、碳酸氫鈉和水混合，在15 30r/min條件下攪拌10 30min得到反應(yīng)溶液；步驟二、將步驟一的反應(yīng)溶液置于油浴中，以20 30r/min攪拌同時(shí)升溫至70 150°C后保持 4 他，得到酚醛樹脂微球懸浮液；步驟三、將步驟二得到的酚醛樹脂微球懸浮液抽濾，然后用水洗滌，再在60 100°C的條件下干燥10 15h，得到酚醛樹脂微球。 酚醛樹脂微球的粒徑為IOnm-IO μ m。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一所述間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 0.4 6。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一所述間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 5。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一所述間苯二酚與甲醛的摩爾比為1 1.7 2. 3。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一所述間苯二酚與甲醛的摩爾比為1 1.8。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟一所述間苯二酚與碳酸鈉的摩爾比為1 0.0008 0.0013。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟一所述間苯二酚與碳酸氫鈉的摩爾比為1 0.0008 0.0013。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟一所述間苯二酚與水的摩爾比為1 16 45。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟一所述間苯二酚與水的摩爾比為1 27 30。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟一所述攪拌速度為25r/min。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是步驟一所述攪拌時(shí)間為15 25。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是步驟一所述攪拌時(shí)間為20。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二不同的是步驟二所述攪拌速度為25r/min。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三之一不同的是步驟二升溫至90 130°C。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十三之一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三之一不同的是步驟二升溫至100°C。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十三之一相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三之一不同的是步驟二升溫至120°C。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十三之一相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三之一不同的是步驟二所述的升溫速度為125°C。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十三之一相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十七之一不同的是步驟三在60 80°C的條件下干燥10 12h。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十七之一相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十七之一不同的是步驟三在80 100°C的條件下干燥12 15h。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至十七之一相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式中利用酚醛樹脂微球制備酚醛樹脂基碳球的方法如下將具體方式一至具體實(shí)施方式
十九之一得到的酚醛樹脂微球放入管式爐中，以氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣，保護(hù)氣的流量為1 4L/min，以5 10°C /min的速度升溫至700 1000°C 后保持2 他，得到酚醛樹脂基碳球。 酚醛樹脂基碳球的粒徑為IOnm-IO μ m。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十不同的是所述保護(hù)氣的流量為2 3L/min。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十相同。
具體實(shí)施方式
二十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十或二十一不同的是以 7 8°C /min的速度升溫。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十或二十一相同。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十至二十二之一不同的是 升溫至700 900°C后保持2 4h。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十至二十二之一相同。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十至二十二之一不同的是 升溫至800 900°C后保持4 他。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十至二十二之一相同。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十至二十二之一不同的是 升溫至800 1000°C后保持3 證。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十至二十二之一相同。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十至二十五之一不同的是 以5°C /min的速度升溫至900°C后保持3h。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十至二十五之一相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式中酚醛樹脂微球的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的步驟一、按間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 0. 1、間苯二酚與甲醛的摩爾比為1 2.0、 間苯二酚與碳酸鈉的摩爾比為1 0.0005、間苯二酚與水的摩爾比為1 60的配比將間苯二酚、苯酚、甲醛、碳酸鈉和水混合，在25r/min條件下攪拌20min得到反應(yīng)溶液；步驟二、將步驟一的反應(yīng)溶液置于油浴中，以25r/min攪拌同時(shí)升溫至110°C后保持4h，得到酚醛樹脂微球懸浮液；步驟三、將步驟二得到的酚醛樹脂微球懸浮液抽濾，然后用水洗滌，再在70°C 的條件下干燥llh，得到酚醛樹脂微球。本實(shí)施方式制備得到的酚醛樹脂微球的掃描電子顯微照片如圖1所示。由圖1可見，酚醛樹脂微球的球徑為3. 32μπι左右。
具體實(shí)施方式
二十八將具體實(shí)施方式
二十七制備得到的酚醛樹脂微球放入管式爐中，以氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣，保護(hù)氣的流量為1. 5L/min,以5°C /min的速度升溫至900°C后保持池，得到酚醛樹脂基碳球。本實(shí)施方式制備得到的酚醛樹脂基碳球的掃描電子顯微照片如圖2所示。由圖2 可見，酚醛樹脂基碳球的球徑為2. 73 μ m左右。
權(quán)利要求
1.酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于酚醛樹脂微球的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的步驟一、按間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 0 9、間苯二酚與甲醛的摩爾比為 1 1.2 2. 7、間苯二酚與碳酸鈉的摩爾比為1 0 0.002、間苯二酚與碳酸氫鈉的摩爾比為1 0 0.002及間苯二酚與水的摩爾比為1 16 60的配比將間苯二酚、苯酚、甲醛、碳酸鈉、碳酸氫鈉和水混合，在20 30r/min條件下攪拌10 30min得到反應(yīng)溶液；步驟二、將步驟一的反應(yīng)溶液置于油浴中，以20 30r/min攪拌同時(shí)升溫至70 150°C后保持4 他，得到酚醛樹脂微球懸浮液；步驟三、將步驟二得到的酚醛樹脂微球懸浮液抽濾，然后用水洗滌，再在60 100°C的條件下干燥10 15h，得到酚醛樹脂微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于步驟一所述間苯二酚與苯酚的摩爾比為1 0.4 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于步驟一所述間苯二酚與甲醛的摩爾比為1 1.7 2. 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于步驟一所述間苯二酚與碳酸鈉的摩爾比為1 0.0008 0.0013。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于步驟一所述間苯二酚與碳酸氫鈉的摩爾比為1 0.0008 0.0013。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于步驟一所述間苯二酚與水的摩爾比為1 16 45。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的酚醛樹脂微球的制備方法，其特征在于步驟二所述反應(yīng)溫度 90 130 。
8.利用權(quán)利要求1所述的酚醛樹脂微球制備酚醛樹脂基碳球的方法，其特征在于利用酚醛樹脂微球制備酚醛樹脂基碳球的方法如下將權(quán)利要求1得到的酚醛樹脂微球放入管式爐中，以氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)氣，保護(hù)氣的流量為1 4L/min，以5 10°C /min的速度升溫至700 1000°C后保持2 他，得到酚醛樹脂基碳球。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述利用酚醛樹脂微球制備酚醛樹脂基碳球的方法，其特征在于保護(hù)氣的流量為2 3L/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述利用酚醛樹脂微球制備酚醛樹脂基碳球的方法，其特征在于以5°C /min的速度升溫至900°C后保持汕。
全文摘要
酚醛樹脂微球的制備方法及利用其制備酚醛樹脂基碳球的方法，它涉及樹脂微球和碳球的制備方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有酚醛樹脂微球及酚醛樹脂基碳球的制備方法復(fù)雜、成本高，微球球徑難控制的問題。酚醛樹脂微球制備方法一、將間苯二酚、苯酚、甲醛、碳酸鈉、碳酸氫鈉和水混合，攪拌；二、然后置于油浴中，升溫保持4～6h；三、抽濾，用水洗滌，干燥，得到酚醛樹脂微球。酚醛樹脂基碳球制備方法酚醛樹脂微球放入管式爐中，保護(hù)氣下升溫至700～1000℃后保持2～6h，得到酚醛樹脂基碳球。動(dòng)態(tài)懸浮聚合法工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件易控；原料中引入苯酚從而降低了反應(yīng)成本；可在10nm-10μm間做出任意球徑的酚醛樹脂微球及酚醛樹脂基碳球。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102352003SQ20111020214
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者卜亞男, 李博弘, 金政 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)