改性煤沥青中间相的微观结构研究

以对甲基苯甲醛(4-MB)为改性剂,在对甲苯磺酸(PTS)的催化作用下对煤沥青(CTP)进行改性制取沥青中间相。采用偏光显微镜研究改性煤沥青的光学组织结构;采用扫描电镜(SEM)观察改性煤沥青的形貌。结果表明:随对甲基苯甲醛的用量、温度及热处理时间的不同,改性煤沥青可得到超镶嵌(SM)、小域(SD)和广域(D)3种光学组织结构;在一定的工艺条件下,改性煤沥青的光学组织结构显著改善,出现了大量的中间相小球体;改性后煤沥青出现较好的纤维状结构。因此,改性后的煤沥青有望成为优质的沥青中间相。     

对甲基苯甲醛改性煤沥青的中间相转化行为

进行了对甲基苯甲醛（PMB）改性煤沥青的中间相转化行为的研究，采用FT-IR和元素分析研究改性煤沥青的热解过程；采用偏光显微镜研究PMB改性煤沥青的光学结构，研究表明，改性沥青含有大量的甲基和亚甲基，随热解温度的升高，改性沥青中的甲基和亚甲基特征峰的吸收强度逐渐减弱，C／H原子比增加，芳构化程度提高；此外，改性煤沥青的光学结构为广域（D）组织。     

炭材料用改性煤沥青的结构及性能研究

进行了对甲基苯甲醛(4-MB)改性煤沥青(CTP)的中间相微观结构研究.采用偏光显微镜研究4-MB改性煤沥青的光学结构;采用扫描电镜(SEM)观察改性后煤沥青的形貌.研究结果表明,改性煤沥青的光学组织结构显著改善,随交联剂4-MB用量的不同,可得到超镶嵌(SM)、广域(D)和小域(SD)三种光学结构;改性后煤沥青出现纤维结构,煤沥青的残碳率显著提高.因此,改性后的煤沥青有望作为优质的炭材料基体前驱体.     

二乙烯基苯改性煤沥青的中间相转化行为研究

进行了二乙烯基苯(DVB)改性煤沥青的中间相转化行为研究．采用偏光显微镜研究DVB改性煤沥青的光学结构；采用FT-IR和元素分析研究改性煤沥青的热解过程．研究表明，改性煤沥青的光学组织结构显著改善，随交联剂DVB用量的不同，可得到超镶嵌(SM)、广域(D)和小域(SD)三种光学结构；随热解温度的升高，改性沥青中的甲基和亚甲基特征峰的吸收强度逐渐减弱，C／H原子比增加，芳构化程度提高．     

二乙烯基苯改性煤沥青的热解行为研究

研究了二乙烯基苯(DVB)改性中温煤沥青的常压热解行为.采用SEM,TG-DTG和Raman等技术对改性煤沥青的形貌、热解过程及产物的结构进行表征.研究表明,DVB改性煤沥青中出现粒状物聚集体,改性前后煤沥青的热解行为发生了很大的变化;通过常压热解DVB改性煤沥青,可制备出粒径小于5μm且有序度较低的炭微球.     

二乙烯基苯改性煤沥青的工艺及性能研究

以二乙烯基苯为交联剂,在酸性催化剂的作用下对煤沥青进行了改性,并对其工艺及性能进行了研究.采用不同溶剂对改性前后煤沥青的组分进行分析,并测定不同工艺改性沥青的软化点、残炭率及密度等性能;采用扫描电镜对改性煤沥青炭化产物的形貌进行观察.研究表明,改性工艺对改性煤沥青的组成和性能影响很大.     

酚醛树脂改性煤焦油沥青的热解特性

以酚醛树脂为改性剂,采用共混的方法对煤焦油沥青(煤沥青)进行改性.主要利用热重与傅立叶变换红外光谱联用仪(TG-FTIR)考察了不同共混比例改性煤沥青的热解特性.结果表明,随着酚醛树脂掺混量的增加,改性煤沥青中的n(H)∶n(C)逐渐减小;2 953cm~(-1)(—CH_3)和2 924cm~(-1)(—CH_2—)处透射峰强度逐渐减弱;1 512cm~(-1)(苯环C=C)处的透射峰强度逐渐增强;1 232cm~(-1)(芳香醚键=C—O—C)处和1 101cm~(-1)(脂链醚键C—O—C)处透射峰强度逐渐增强;随着酚醛树脂掺混量的增加,改性煤沥青的起始失重温度逐渐升高,最大失重速率逐渐降低;改性煤沥青热解挥发物在较宽的温度范围内析出;改性煤沥青的实际失重率大于理论失重率;酚醛树脂与煤沥青发生交联;酚醛树脂的添加使得芳香烃类、脂肪烃类和CH_4的释放量减少,并且挥发产物的析出发生在更宽的热解温度范围;芳香烃类和CH_4的释放量由低温向高温延伸.     

酚醛树脂改性沥青的流变性能及热解动力学研究

以酚醛树脂(PF)为改性剂,在对甲苯磺酸(PTS)的催化作用下,对C/C复合材料基体前驱体中温煤沥青进行了共炭化改性,并对其热解机理进行了研究。首先,对原料煤沥青及共炭化改性后煤沥青的流变性能进行了测试,并采用热重分析(TGDTG)对改性前后煤沥青热解行为进行了研究,计算出了热解动力学参数。结果表明,在催化剂PTS的催化作用下,煤沥青发生了脱甲基反应,并且当PF含量为9%时,共炭化改性的煤沥青其流变曲线与热固性树脂U型曲线相似;根据DTG曲线可以把PF共炭化改性煤沥青的主要热解过程分为两个阶段,由Kissinger法计算得到其活化能和反应级数分别为248.06,15.69kJ·mol~(-1)和1.11、1.14。     

氯代芳烃改性煤沥青及其针状焦制备研究

以中温煤沥青为原料,三种氯代芳烃为改性剂,对甲基苯磺酸为催化剂,对煤沥青进行了改性研究.改性煤沥青通过FT-IR和TG进行分析,中间相结构采用光学偏光显微镜进行了观察,针状焦采用XRD分析.结果表明,不同氯代芳烃化合物对改性煤沥青炭化产率有着不同的影响,其光学组织结构中的纤维成分均得到提高:其中,经3-氯硝基苯改性后的炭化产率增加了42.5%,其光学组织呈典型的长程纤维结构;而XRD分析亦表明,002峰位往高角度方向迁移,峰形更加尖锐突出,Lc明显增大都表明石墨化进行较充分.     

SBS与聚异丁烯协同改性煤沥青流变性能的研究

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、聚异丁烯二组分对煤沥青进行物理协同改性,研究了改性沥青的结构及流变性能。通过SEM及流变性能测试表征,研究结果表明:聚异丁烯的加入在一定程度上解决了SBS的离析现象,SBS改性煤沥青的断面平整,但存在离析现象;SBS与聚异丁烯二组分协同改性的煤沥青断面也较平整,结构较均匀,说明改性剂已经与沥青几乎融为一体。SBS与聚异丁烯协同改性煤沥青改善煤沥青的低温粘度,而且增强其弹性。最后得出煤沥青协同改性的最佳比例为4%SBS及4%聚异丁烯。     

呋喃树脂改性煤沥青的机理及热行为研究

以呋喃树脂为改性剂对煤沥青进行了改性，采用傅立叶红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）对呋喃树脂改性煤沥青的机理进行了分析；采用热重和示差扫描量热技术（TG-DSC）对改性前后煤沥青的热解行为进行了分析．实验结果表明，呋喃树脂在煤沥青中起增塑作用，其增塑过程通过四步完成，呋喃树脂与煤沥青发生增塑作用时需要吸收热量；呋喃树脂改性煤沥青的耐热性提高，呋喃树脂对煤沥青的残炭率影响不大．     

煤沥青及其改性后中间相的转化行为研究

以煤沥青(CTP)和改性沥青(MCTP)为原料,在氮气保护下,采用热聚合的方法,制备出两种中间相沥青(MPPA和MPPB),采用FTIR与热分析对CTP与MCTP的中间相转化行为进行了研究.通过偏光显微镜分析,MPPA为镶嵌结构,MPPB为流域结构,对两种中间相沥青进行XRD分析,发现MPPB比MPPA具有较好的晶态结构.     

碳纤维用基体前驱体煤沥青的改性研究

煤沥青经喹啉萃取后,以三氟化硼乙醚和硝基苯作为催化剂,在氮气氛下热缩聚制得改性沥青,并对改性沥青的工艺进行初步研究;利用FT-IR、热分析仪对改性沥青的结构和热稳定性进行了分析。结果表明改性后沥青脂肪族侧链明显减少,芳构化程度增加,热失重率减小,适合用于制备碳纤维。     

煤沥青作为筑路材料的研究进展

简述了煤沥青的组成和性质,综述了煤沥青改性后用作筑路材料、煤沥青和石油沥青混合料用作筑路材料的研究进展及其毒性防治,展望了筑路用煤沥青材料的研究新方向及应用前景。     

Investigation on promotion effect of oxidative stabilization for pitch-based fiber by co-carbonization of coal tar pitch and atmospheric residual

As a pivotal step in the preparation of carbon fiber, oxidative stabilization not only plays a crucial role in maintaining fibrous morphology but also contributes significantly to enhance mechanical properties of resultant carbon fiber. Due to high activation energy of pitch molecules reaction with oxygen and the sluggish diffusion of oxygen within the fiber, the improvement of oxidative stabilization efficiency faces significant challenges. Atmospheric residual (AR) has a high and easily oxidized aliphatic structure. Spinnable pitch is synthesized by co-carbonization of coal tar pitch (CTP) and AR at a ratio of 3:1 in this work. Its methylene bridge bond ratio is 4.45% and have an appropriate amount aliphatic structure, which makes pitch molecular more linear and naphthenic. Excessive addition of AR is detrimental to spinning performance. The most optimal oxidative stabilization temperature of as-spun fiber was 280°C, which is lower than that of fiber produced by CTP alone (300°C), displaying a higher oxidative stabilization efficiency. The obtained pitch-based carbon fiber shows excellent mechanical properties with tensile strength of 999.0 ± 80.1 MPa and Young's modulus of 57.7 ± 3.5 GPa. The co-carbonization by two different substances has been applied in manufacturing carbon fiber, providing a facile approach to accelerate the oxidative stabilization of pitch fiber.     

煤沥青改性后流变性能的变化分析

为了探讨对苯二甲醛(TPA)对煤沥青改性后流变性能的变化,采用旋转黏度计测定了煤沥青及TPA改性的煤沥青的表观黏度,研究了表观黏度与温度的关系;采用示差扫描量热法研究了煤沥青和TPA改性的煤沥青的热行为。结果表明,TPA改性的煤沥青的黏度与温度的关系曲线呈现W型,在200℃～225℃处于低黏流区,表观黏度值200mPa.s～400mPa.s,可以作为浸渍剂煤沥青使用;TPA改性的煤沥青在高于225℃时,表观黏度值迅速上升;TPA改性的煤沥青在低黏度区域具有较低的活化能,这对煤沥青的浸渍工艺有益。     

Comparative Study of the Modification of Coal Tar Pitch for Higher Carbonization Yield and Better Properties

Parent coal tar pitch（CTP） was modified with boric acid（BA）, cinnamaldehyde（CMA） and the mixture of BA and CMA, respectively. The parent CTP and three modified CTPs were characterized by elemental analysis, thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared（FT-IR） spectroscopy and scanning electron microscopy. The four samples were carbonized at different temperatures and resultant carbonized products were characterized by FT-IR spectroscopy, X-ray diffraction and polarized-light microscopy. The results show that the morphologies and carbonization behaviors of the parent CTP and modified CTPs are quite different. The carbonization yield of the CTP modified with the mixture of BA and CMA is higher than that of CTP modified with BA or CMA only. In addition, the modification of CTP with 7 g of BA and 10 ml of CMA results in an increase in carbonization yield by 5.64%. During the pyrolysis of modified CTPs, the dehydration of BA or the distillation of CMA occurs at the temperature lower than 300 °C, and methyl and methylene groups of the modified CTPs disappear gradually as temperature rises. Furthermore, the modification of CTP by the mixture of BA and CMA results in more intensive mesophase spheres than other modified CTPs, and the modified CTP is easier to be carbonized to form graphitic carbon.