添加松香对中间相炭微球制备的影响

以中温煤沥青为原料,松香为添加剂,通过热缩聚合法制备中间相炭微球。采用FT-IR、SEM、偏光显微镜等对所得产物进行表征,研究了松香对中间相炭微球制备的影响。研究表明松香的加入能有效限制沥青的过度聚合,不仅促进中间相炭微球的成核和生长,而且在很大程度上防止中间相炭微球的融并;当松香添加量为10%(质量分数)时,改性煤沥青经450℃热解2h可制备出球形度好、粒径均匀的中间相炭微球,其平均粒径为15.3μm,收率达44.1%。     

碳纳米管对中间相炭微球制备的影响

以中温煤沥青和碳纳米管为原料进行热缩聚反应,制备出含有碳纳米管的中间相炭微球,采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪和X射线衍射(XRD)等分析手段对其形貌及结构进行了表征。研究了添加碳纳米管对中间相炭微球形貌、粒径、产率、微晶结构及热缩聚工艺的影响。结果表明添加碳纳米管能够促进小球成核,阻止小球的融并长大,使炭微球的粒径减小,分布均匀,但过多的碳纳米管会导致球形度变差及中间相沥青产率的降低;碳纳米管的存在使石墨片层尺寸减小,石墨化程度降低;碳纳米管经过酸煮处理后,可以获得球形度更好、含有更大比例碳纳米管的中间相炭微球。     

原生QI成核中间相炭微球的结构

以含有原生ＱＩ的煤沥青为原料,采用热缩聚方法制备出中间相炭微球,用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了中间相炭微球的形貌和断面结构,经初步判断,在实验条件下原生ＱＩ成核煤沥青基中间相炭微球更倾向于“地球仪”型结构,并对以ＱＩ为核形成中间相微球的过程进行了分析。     

二次生长中间相炭微球的粒度分析和结构研究

为研究添加中间相炭微球(MCMB)生球的煤焦油沥青中炭质中间相的发展情况,实验中以热缩具方法于420 ℃下反应12 h得到二次生长的MCMB.对比发现,MCMB的收率较未添加条件下制得的球体有了大幅度的提高.在光学显微镜下观察二次生长后的中间相沥青,发现MCMB的生长具有双向性,即分别向两个尺寸(大球和小球)发展,且随着MCMB加入量的增加,中间相沥青中大球的比例明显提高.粒度分析和扫描电子显微镜(SEM)对MCMB的形貌表征结果也印证了这一结论.同时,SEM下的微观表征还显示大球和小球具有相同的断面结构特征.     

碳纳米管/中间相炭微球复合材料锂离子电池负极材料研究

采用热缩聚法(温度为420℃、反应时间为2 h)制备出碳纳米管/中间相炭微球复合材料。研究了碳纳米管添加量对中间相炭微球的形成和形貌的影响,以及对碳纳米管/中间相炭微球复合材料充放电性能的影响。实验结果表明,5%(质量分数)的碳纳米管添加量有利于中间相炭微球的形成,碳纳米管/中间相炭微球复合材料作为负极材料的锂离子电池充放电容量可达到337 mAh/g,20次循环后容量仍保持88%。     

热缩聚工艺条件对中间相微球形成的影响

以煤焦油沥青为原料采用常压热缩聚工艺制备中间相沥青微球。考察了热缩聚温度和停留时间对中间相沥青收率、微球收率及形态的影响。发现在同一热缩聚温度下停留时间的延长，虽使中间相沥青的收率降低，但微球收率却相应提高，小球直径逐渐增大；提高热缩聚反应温度使微球更易长大，直到最终融并。通过控制热缩聚条件可以得到尺寸各异的中间相沥青微球。采用两步热溶抽提法可很好地将沥青微球从母液中提取出来     

碳纳米管对中间相炭微球抗氧化性能的影响

通过原位热缩聚、模压成型、高温烧结制备了中间相炭微球/碳纳米管复合块体材料,采用热重分析和恒温氧化方法研究了碳纳米管对中间相炭微球抗氧化性能的影响。结果表明:原位添加适当比例的碳纳米管可以增强中间相炭微球的抗氧化性能。随着碳纳米管含量的增加,碳化处理后的炭材料微晶层间距变小,抗氧化性能增强;当添加5%碳纳米管时,样品初始失重温度提高了40℃,氧化10小时后质量损失仅为8.55%;但过多的碳纳米管会使微球粒径分布变宽,球形度变差,导致块体材料气孔率增加,降低了其抗氧化性能。     

高密度石墨泡沫及其石蜡复合材料的热物理性能(英文)

以中间相沥青和添加中间相炭微球的沥青为原料,调整发泡压力和发泡温度制备沥青泡沫,经1273K炭化和2973K石墨化,制备了高密度石墨泡沫。为了进一步提高石墨泡沫的密度,采用573 K的沥青反复浸渍炭化未添加中间相炭微球的沥青在1273K下所制的泡沫炭,再经2973K石墨化获得增密度后的石墨泡沫。而后制备了相应石墨泡沫/石蜡复合材料。研究了石墨泡沫热物理性能的影响因素和石墨泡沫/石蜡复合材料的热行为。研究表明:沥青组分、发泡温度和发泡压力决定了石墨泡沫的结构和热物理性能,而石墨泡沫的热导率决定了复合材料的热行为。与石蜡相比,石墨泡沫/石蜡复合材料的热扩散系数提高了768至1588倍。石墨泡沫/石蜡复合材料的潜热与石蜡的质量分数成正比。该复合材料是快速响应电子散热材料的良好选择。     

高电导率低热膨胀系数针状焦的制备

将不同量的中间相炭微球(MCMB)引入煤沥青后经过二次生长、融并和中间相重排,制备出层状结构良好和性能优异的针状焦(NCs)。用偏光显微镜观察和分析了所得中间相和半焦组织的结构;用X射线衍射仪和扫描电镜分析了NCs的微观结构;用高精度电阻率测试仪测试了电阻率;用热机械分析仪测定了热膨胀系数。结果表明：加入适量的MCMB有利于提高焦的有序性,促进针状焦石墨片层结构的形成,显著降低针状焦的电阻率和热膨胀系数值;MCMB的添加量(质量分数)低于50%时,NCs结构有序性随着添加量的提高而提高;MCMB的添加量超过50%,则焦的质量下降。MCMB的添加量为50%时电阻率和热膨胀系数值(0°~100℃)分别降低27.9%和45.7%,石墨化度提高46.2%。     

热态流变对中间相基炭材料导热性能的影响

以中间相沥青为原料,在变径模具中通过热态高压流变剪切促进分子有序排列制备了中间相有序块体导热炭材料。采用XRD、SEM和偏光显微镜表征了流变收缩比(1∶1、2∶1、2.5∶1和3∶1)对中间相有序排列块体炭材料微观织构及导热性能的影响。结果表明:中间相沥青在高压流变剪切的作用下实现了中间相炭微球之间的融并和有序生长,最终形成了微观有序、类纤维结构特征的块体炭材料。流变收缩比的提高,促进了中间相炭微球之间的融并生长,从而有利于获得更为完美的石墨结构。流变剪切不仅促进了中间相炭微球之间的有序融并在轴向形成了类纤维组织结构,而且能够促进径向不同层面之间中间相炭微球有序融并所形成细棒状纤维结构,正是该结构的存在改善增加了样品的导热系数。当流变收缩比由1∶1增加到3∶1时,样品轴向导热系数由96.88 W/(m.K)增大至131.02 W/(m.K),径向导热系数由140.85 W/(m.K)增大至160.46 W/(m.K)。流变收缩比的提高缩小了样品两维方向上导热特性的差异。     

In situ preparation and mechanical properties of CNTs/MCMBs composites

By adding carbon nanotubes (CNTs) into medium temperature coal tar pitch, mesocarbon microbeads (MCMBs) were obtained via thermal condensation, then CNTs/MCMBs composites were in situ prepared using compression molding. The morphology, structure and mechanical properties of CNTs/MCMBs composites were characterized by optical microscope, digital camera, scanning electron microscope (SEM) and mechanical test machine. Results showed that CNTs were used as the nucleating agent and could inhibit the growth and coalescence of MCMBs. The optical textures of CNTs/MCMBs composites showed similar characteristics to the thermal condensation products from coal tar pitch with CNTs. The mass ratio of CNTs to coal tar pitch played an important role in the mechanical properties of CNTs/MCMBs composites. The density and bending strength of CNTs/MCMBs composite first increased and then decreased with the increase of the proportion of CNTs. When the proportion of CNTs was 5 wt%, the density of the composite reached the maximum (1.76 g/cm³). In addition, the bending strength of the composite reached the maximum (79.6 MPa) as adding 2 wt% CNTs into coal tar pitch.     

鳞片石墨对中间相炭微球织构的影响(英文)

以煤焦油沥青为原料，磷片石墨为添加剂，在410℃温度下反应7h制得了中间相炭微球（MCMBs)。在扫描电子显微镜下对它们的表面和断面进行了分析，并用X射线衍射对其结构进行了研究。结果表明：MCMBS的表面被接近球形的小颗粒所覆盖而呈现出粗糙不平。MCB1（未加石墨）的织构主要是平行层型，而MCB2（加石墨）的织构却是复杂的。加入煤焦油沥青中的大片石墨存在于MCMBs的中心而被认为是它们的核，而小片石墨却不能象大片石墨那样在反应体系内充当核的作用。认为在成核过程中，大片石墨聚集到一起而形成晶种，同时一些低分子量的沥青组分被包裹在这些晶种的内部，石墨片以及它们的职聚体的形状，大小决定了MCMBs的织构。然而，小石墨片只能使MCMBs的织构变得杂乱。MCMBs的XRD谱图表明石墨的添加改变了其结构，并降低了它的石墨化能力和晶体大小。     

氧化沥青化学结构及成焦行为的研究

无喹啉不溶物煤焦油在300℃空气吹扫氧化2h-12h制备了一系列氧化沥青,氧化沥青的化学结构通过^1H-NMR,^13C-NMR,FT-IR,元素分析和族组成分析进行,结果表明：空气吹扫可促进脱氢缩合反应的进行,随着空气吹扫时间的增加,α－氢显著减少,氧化沥青中氧含量并没有大的增加。在480℃,0.1MPa和1.6MPa下分别将氧化沥青进行焦化,考察了焦收率以及光学组织结构变化情况。结果表明,空气吹扫氧化可提高煤焦油沥青的焦收率,轻度氧化对中间相组织影响不大,重度氧化抑制中间相组织的发展。     

添加剂对煤沥青在喹啉不溶物滤饼中渗透性的影响

本工作研究了添加剂对煤沥青的渗透性的影响.本研究采用的添加剂是阳离子型和非离子型添加剂的混合体系.它们对煤沥青的粘度和组成的影响很小,但是渗透性却有大幅度提高,根据达西定律和渗透系数方程对煤沥青浸渍动力学进行了讨论,认为添加剂起到了凝聚QI颗粒、增大有效尺寸和增大孔隙率的作用,改变了滤饼结构.随着其含量的增加,渗透性呈现先增加后减小的规律.通过对2D炭预制体致密化发现,添加剂能够提高煤沥青对高密度的预制体的致密化效率.     

炭材料用基体前驱体沥青的改性研究

首次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研究,同时对改性后的煤沥青进行显微结构和耐热性分析。研究结果表明：改性后的煤沥青不仅出现大量的中间相小球,而且耐热性优良,可作为炭材料优质的基体前驱体。     

炭/炭复合材料用煤沥青的改性及性能研究

以对甲基苯甲醛(4-methyl benzaldehyde,简称4-MB)为改性剂,在对甲苯磺酸(PTS)的作用下对煤沥青进行了改性研究.采用傅立叶红外光谱和核磁共振氢谱对煤沥青改性机理进行分析;采用扫描电镜观察改性煤沥青的形貌;采用热解重量分析仪分析改性沥青的热行为.实验结果表明,对甲基苯甲醛在酸性催化剂的催化作用下与煤沥青发生亲电取代反应,改性后煤沥青出现纤维结构,改性沥青的耐热性优良,残炭率大大提高.因此,改性后的煤沥青有望作为优质的炭材料基体前驱体.     

煤焦油精制软沥青中氮的分布和热稳定性研究

以高温煤焦油为原料,经蒸馏、溶剂萃取沉降以制得煤焦油精制软沥青,再经溶剂索氏提取制备族组成;通过元素分析来研究杂原子氮的分布和热稳定性,通过红外光谱(IR)鉴别不稳定性氮基团的结构。     

二乙烯基苯改性煤沥青的热行为研究

以中温煤沥青为单体,二乙烯基苯为交联剂,在对甲苯磺酸（PTS）的催化作用下对煤沥青进行改性。采用差示扫描量热法（DSC）和热重－差热分析（TG－DTA）对改性前后的煤沥青进行热行为分析。研究表明,经过改性后煤沥青结晶组分的存在形式、数量以及相转变方式发生很大变化;改性后煤沥青的表观活化能降低、反应活性变大;改性后煤沥青的热分散起始温度显著提高、失重率明显降低。因此,经过改性的煤沥青可作为炭材料优良的基体前驱体。     

石油沥青对乳化法煤沥青基炭微球的改性机理

通过在煤焦油沥青中添加石油沥青获得沥青甲苯胶体溶液,然后与聚乙烯醇(PVA)的甘油溶液乳化,制备了煤沥青基炭微球.为了阐明沥青在甲苯中的溶解性及其与PVA中憎水的亚甲基亲合力对于微球形成的影响,在煤沥青中添加了不同比例的与PVA中憎水的亚甲基更具亲合力的石油沥青,建立了一个微球成形机理的模型.研究发现,添加石油沥青可以促进乳化液中沥青分子与分散剂界面上表面活性剂分子的取向稳定性,从而明显改善沥青微球的球形度.石油沥青的添加降低了混合后沥青的软化点,为使沥青微球的软化点高于空气氧化始温,需要选择适当的添加比例.     

Physical characteristics of baked carbon mixes employing coal tar and petroleum pitches

A study of the physical characteristics of baked carbon mixes employing coal tar and petroleum pitches as the binder has been made to explore their relative suitability in the fabrication of carbon products. The study reveals that coal tar pitch is the most suitable binder and a petroleum pitch of the same softening point leads to a carbon product of much inferior characteristics. Raising the softening point of the petroleum pitch from 78 to 150° C or adding 10 parts of carbon black in the lower softening point pitch, increases the density, strength and also the electrical resistivity of the baked carbons. The addition of 10 parts of carbon black to the higher softening point petroleum pitch leads to a carbon product with further improved values of density and strength, which are comparable to those obtained with the coal tar pitch. However, the electrical resistivity also is marginally increased. It appears that a petroleum pitch of high aromaticity may fulfill the requirements expected of a good binder.