中间相沥青基炭纤维的研制

对不同的中间相沥青原料进行了微型纺丝机的试纺工作，探讨了中间相沥青的可纺性及炭纤维性能与中间相沥青性能的关系；采用自制的落球粘度计研究了BS－9中间相沥青原料的流变性能随温度变化的规律；同时对以BS－9为原料获得的沥青纤维进行了不熔化、炭化处理，研究了预氧化最终温度对炭纤维性能的影响。研究表明：中间相沥青本身的性质影响其可纺性并最终影响炭纤维的性能，在熔融纺丝过程中，要与纺丝工艺参数相互协调；落球法提供的可纺温度与微型纺丝机的纺丝实验基本吻合，为今后纺丝温度的选取提供了理论依据；不熔化处理温度是影响炭纤维性能的关键因素。以BS－9为原料，在本实验条件下，得到直径为10.03μm、拉伸强度为1.96GPa的沥青基炭纤维。     

中间相沥青及其炭纤维的显微结构和性能

中间相沥青基炭纤维(CF)的力学性能受中间相沥青的微结构和不熔化、炭化。石墨化过程的影响。本文考察了几种不同原料的中间相沥青的微观结构,乙沥渣油两个馏份的中间相沥青为细镶融并体,是难石墨化物质,而T渣油E馏份中间相沥青是由小球有序堆积形成的一种大的各向异性融并体,是易石墨化物质,中间相的不同结构直接影响CF的力学性能.用电子显微镜观察了CF的结构形态,由T渣油E馏份制成的中间相沥青炭纤维呈现放射状的径向结构,并存在孔隙裂纹.它们主要取决于中间相沥青的原料和不熔化、炭化和石墨化的工艺条件,最终影响CF的力学性能。     

带形中间相沥青纤维的制备与不熔化研究

考察了不同温度下芳香基中间相沥青带形截面纤维的纺制，发现303℃为最佳的纺丝温度。通过分析带形截面中间相沥青基纤维的氧化热失重图，确定其不熔化阶段升温制度。并且对比了带形与圆形截面中间相沥青纤维在不同条件下得到的不熔化纤维的红外谱图，分析了它们在不熔化过程中各基团的变化。证明带形纤维在300℃就能达到适度的不熔化效果，即在此温度下，带形不熔化纤维在一定压力下具有自粘结性而不破坏纤维的基本取向结构。圆形纤维在360℃不熔化才能达到同样效果。     

中间相沥青的调制及其性能研究

以沥青为原料,采用热缩聚法合成了一系列不同各向异性组分含量的中间相沥青(MP)。以不同各向异性组分含量的中间相沥青为原料,采用KOH活化法制备了中间相沥青基活性炭(MP-AC)。使用透反射偏振光显微镜对中间相沥青的显微结构进行静态观察,考察了不同恒温时间中间相沥青的收率和光学显微形态的变化,使用物理吸附仪对MP-AC的比表面积进行了考察。结果表明:反应温度在410℃,恒温6.5 h时可以得到各向异性组分含量约为100%的优质广域型中间相沥青;MP中各向异性组分含量的不同对MP-AC的比表面积影响不大。     

超临界流体制备中间相沥青泡沫炭

以萘系中间相沥青为原料,利用超临界流体(Supercritical Fluid)作为发泡剂制备中间相沥青泡沫,经氧化炭化处理获得泡沫炭材料.通过分析中间相沥青的流变性能以及比较不同溶剂对中间相沥青的溶解性能,选择合适的超临界溶剂,可以制备出泡孔均匀,开孔率高的泡沫炭材料.研究了中间相沥青-溶剂系统的超临界状态下的发泡过程.考察溶剂比例、发泡压力、系统温度、压力释放速率等发泡条件对超临界流体制备中间相沥青泡沫炭的影响.     

苯基硅油集束剂对中间相沥青纤维不熔化过程影响

以中间相沥青为原料,通过熔融纺丝、不熔化和炭化处理得到了中间相沥青炭纤维,利用FTIR和TG-DSC手段研究了沥青纤维的不熔化过程。结果表明,沥青纤维在氧化过程中沥青分子与氧反应形成了耐热的氧桥结构,且反应主要发生在200～350℃。利用DSC、SEM、EDS等手段研究了苯基硅油集束剂对中间相沥青纤维不熔化过程的影响。研究结果表明,集束剂很好地改善了纤维间的静电作用,减少了纤维与导辊间的相互摩擦,有效避免纤维表面产生缺陷。同时集束剂还能够很好地改善沥青纤维的集束性和分纤性,使得纤维排列规整性提高。但是在集束剂作用下,纤维丝束密度过大阻碍了纤维束间的气流流动,减缓了反应过程中的热量释放,易导致热点处纤维的融并。当不熔化温度为290℃、集束剂浓度1%时,炭纤维的抗拉强度为1.36GPa。     

中间相沥青基泡沫炭的研究及应用

中间相沥青基泡沫炭具有低密度、高强度、高导热、抗冲击、耐高温、抗氧化等诸多特点,因而具有广泛的应用前景.目前,中间相沥青基泡沫炭最常用的制备方法是自发泡法.本文详细综述了中间相沥青基泡沫炭制备过程中的影响因素,也概述了近几年来国内外对泡沫炭的改性研究及应用.     

煤焦油基沥青的热缩合聚合反应研究

本文以改质沥青为原料,采用直接热缩合聚合和催化热缩合聚合反应的方法,在高压反应釜中,氮气气氛保护进行热缩合聚合反应,合成出沥青中间相。考查了不同热缩合温度和不同恒温时间对合成煤沥青中间相的影响,用软化点测定仪对煤沥青的软化点进行了测定,并利用偏光显微镜对中间相的光学结构进行了观察。研究结果表明:采用直接热缩合聚合反应,在热缩合温度400℃下,恒温时间为5h,得到软化点为250℃的光学各向异性含量较高的优质中间相。催化热缩合可以降低煤沥青热缩合聚合反应的温度,控制反应温度为330℃,反应时间7h时,得到软化点263℃的光学各向异性含量较高的优质中间相。     

蒽油基沥青热转化特性研究

蒽油基沥青是人造炭/石墨材料的优质前驱体,对其热转化特性研究意义重大。本文采用多管井式电阻炉对蒽油基沥青进行常压热转化处理,通过工业分析、FTIR以及偏光显微镜对热转化过程中蒽油基沥青的族组成、结构参数及显微结构的变化规律进行了研究。结果表明:随着热转化温度的提高、时间的延长,蒽油基沥青产物的软化点、甲苯不溶物(TI)、喹啉不溶物(QI)、结焦值(CV)逐渐增大;通过偏光显微镜分析可知,当热转化温度达到440℃时,产物中开始出现中间相结构,并且随着热转化温度的升高和热转化时间的延长,中间相结构逐渐增多;蒽油基沥青产物的芳香性指数(I)与热转化温度和恒温时间均存在正相关关系。     

中间相沥青中试的研究

中间相沥青是一种各向异性的沥青产品,是制备高性能炭材料必需的原料,本文介绍了中间相沥青的研究现状和中试研发内容及意义。通过以萘为原料,采用催化法,以反应—传质强化技术调整中间相沥青合成过程中的各个阶段,制备出广域流线型体中间相沥青,摸索出中间相沥青的工业化工艺技术,以期在时机成熟时投入工业化生产,满足国家对高端炭材料制品的发展需求。     

高品质合成沥青中间相的研究进展及其应用

中间相沥青是制作一系列优质炭材料的前驱体,原料来源通常为煤焦油沥青和石油沥青,但因沥青结构复杂,杂元素多,合成的中间相产品性能不均一,影响最终产品的质量。本文概述了以模型芳烃为原料,使用热聚合法、催化合成法和卤素诱导法制备合成沥青中间相的技术原理、研究现状和进展,以及高品质合成沥青中间相下游炭材料的特点和应用领域。     

苯基硅油集束剂对中间相沥青纤维不熔化过程的影响

北京化工大学的陈龙等人以中间相沥青为原料，通过熔融纺丝、不熔化和炭化处理得到了中间相沥青纤维。苯基硅油集束剂对中间相沥青纤维不熔化过程有影响。集束剂很好地改善了纤维间的静电作用，减少了纤维与导辊间的相互摩擦，有效地避免了纤维表面可能出现的缺陷。同时集束剂还能够很好地改善沥青纤维的集束性和分纤性，提高纤维排列的规整性。     

泡沫炭在自发泡过程中的成核行为研究

结合中间相沥青的热性能和微型气泡的受力行为,通过比较不同原料体系所制泡沫炭的孔结构差异,研究了泡沫炭在自发泡过程中的成核行为。结果表明:1)中间相沥青在发泡过程中最初生成的气体将成为泡核,随后生成的微型气泡将在表面能及气泡内外压差的驱动下,在泡核周围逐步进行兼并、聚集和膨胀,并在表面张力作用下成为球形气泡;2)自发泡过程中,中间相沥青的热性能是影响成核行为和泡沫炭孔结构均一性的主要因素。     

中间相沥青高温炭的氧化动力学研究

研究了２种镁碳砖粘结剂高温炭的氧化动力学。结果表明，中间相沥青粘结剂比酚醛树脂粘结剂高温炭具有更好的抗氧化性能，脱除了原生喹啉不溶物后，可提高中间相沥青粘结剂的抗氧化性能。     

以煤沥青为原料制备高性能无黏结剂炭材料

以煤沥青为原料,利用热缩聚搅拌法制备中间相原料,并对中间相原料进行预处理,以及后续的粉体制备、成型、烧结等工序制备无黏结剂炭材料。实验表明,炭粉A和树脂A的加入对中间相原料的制备有明显的催化作用,而搅拌对中间相原料的制备过程至关重要。研究还比较了不同预处理时间对中间相原料自烧结性能的影响,结果表明,氧化时间为120min的中间相原料制得的炭材料体积密度为1.61g/cm3,抗折强度为78MPa,抗压强度为152MPa。     

煤沥青基高性能炭纤维的研制

本文叙述了在实验室中以太钢改质煤沥青为原料研制高性能沥青炭纤维的过程。通过对初始沥青原料进行溶剂重整预处理、热聚合调制中间相沥青、熔融纺丝、不熔化及炭化处理，制得了强度最高为３９６０ＭＰａ、模量为２６０ＧＰａ的炭纤维。探讨了中间相沥青调制条件、纺丝和不熔化处理条件及形态缺陷对炭纤维质量的影响。     

中间相沥青纤维的氧化

中间相沥青熔融纺丝可制得沿轴定向较好的沥青纤维。这些纤维虽然由芳烃大分子层片组成,有较高的软化点,但仍具有热塑性,因此在碳化以前必须进行不熔化处理,使之热固化,以防止碳化时纤维的熔融和融并,保持它们轴向择优定向的结构。故不熔化处理在碳纤维的制造过程中是一个关键的步骤。 本文通过在空气中加热中间相沥青纤维,研究了氧化工艺参数,氧化增重和最终碳纤维性能之间的关系,并试图从热力学和动力学的角度探讨中间相沥青纤维的氧化过程。     

两种煤焦油沥青恒温热转化过程研究

通过对两种煤焦油沥青恒温热转化过程的研究,得出了中间相转化的特征时间和动力学参数,试验表明,在中间相产率约１５％之前,主要产生中间相小球体的生成反应,活化能较高,而后期反应活化能较低。     

中间相沥青基泡沫炭的研究进展

中间相沥青基泡沫炭是一种具有低密度、高强度、高导热、高导电、耐火、耐高温、抗冲击、抗氧化等性能的新型炭材料,具有广泛的应用前景.不同的原料和方法所制备的沥青基泡沫炭的结构、性能和应用也有所不同,通过对以石油系、萘系和煤沥青或改性煤沥青为原料制备中间相沥青基泡沫炭,讨论了制备工艺对泡沫炭的影响,同时对泡沫炭的改性研究及应用进行了概述.     

煤沥青基中间相沥青的制备研究

以纯化的煤焦油沥青为原料,考察了热聚合温度和恒温时间对中间相沥青的收率、光学显微形态、软化点和族组成的影响.结果表明:反应温度在420℃,恒温5 h时得到了软化点为312℃的流线体型中间相沥青,其收率为79.1%;热聚合反应在相对较低的温度400℃,反应时间为10 h时形成了软化点为305℃、收率为81.4%的优质广域型可纺性中间相沥青.对该原料煤沥青而言,通过控制热聚合反应温度和恒温时间可以达到制备优质中间相的目的.