煤的大分子结构与超细物理结构研究(Ⅰ)煤的大分子结构

本文评述了关于煤大分子结构研究的一些重要文献,煤组成结构研究的发展过程;讨论了在煤炭科学中有重要影响的煤大分子“三维结构基质”、“三维交联结构网络”、“大分子相与分子相”和“自相关多体结构”模型。对煤大分子的组成结构进行了深入认识。     

碳纤维之结构与导电性的关系

本研究主要讨论碳纤维石墨化程度对其结构与其电阻率的相关性，在结构鉴定方面，采用拉曼光谱和X光绕射(XRD)来作结构的分析；在量测电阻率方面，采用4点探针法来测量；在纤维试样方面，准备了3种沥青系的碳纤维和1种PAN系碳纤维。在本研究中，可看出碳纤维的石墨化程度对于纤维的结构与电阻率有很大的影响。     

煤大分子结构的计算机模拟

对计算机辅助分子设计在煤科学研究中的应用进行了回顾,介绍了计算机模拟原理、结构模拟和物理性质模拟的过程,并对未来的发展趋势进行了展望．     

煤的各向电异性与其大分子结构间的关系

从理论和实验两个方面研究了煤的各向电异性与煤大分子结构间的关系。在垂直于煤层面方向上的势垒比平行于煤层面方向的高，这就是煤具有各向电异性的根本原因。煤化程度越高，煤的各向电异性越明显。     

溶胀处理煤对煤结构与煤基聚苯胺导电性影响

首次选用苯胺为溶剂对神府煤(SFC)进行溶胀处理,以研究其对煤结构与煤基聚苯胺导电性的影响,对其结构进行TG/DSC、FTIR和SEM分析,并通过溶胀SFC处理煤为聚合基体,在苯胺和引发剂条件下聚合为煤基聚苯胺,测定了其导电率。结果表明:苯胺溶胀处理破坏了煤中非共价键,降低了煤的交联缔合度,疏松了煤的孔结构,在此条件下的煤基聚苯胺的导电率均小于溶胀处理前原煤为聚合基体的煤基聚苯胺导电率,这与煤大分子网络结构受到一定程度破坏有关,这可为煤基聚苯胺的扩大化生产提供重要参考。     

导电性丁腈橡胶的研究

本文研究了导电性填料、混炼工艺、硫化温度、硫化体系及增塑剂对NBR的导电性及其它性能的影响。结果表明,乙炔炭黑是制造导电性NBR的最好的导电性填料之一,当用量为100份左右时可获得电阻率为10~3Ω·cm左右的导电性NBR;采用硫黄硫化体系和高温硫化有利于导电性的提高;混炼时间过长对导电性不利,但物理机械性能有一最佳混炼时间;DOP的增加不仅使导电性降低,而且使物理机械性能下降。     

煤分子结构研究进展

介绍了煤的利用现状,指出制约煤炭资源高效利用的关键问题是人们没有了解其中有机质大分子确切的组成结构.评述了国内外对煤分子结构的研究方法,着重综述了国内外对煤分子结构的无分离研究、非破坏可分离的溶剂萃取研究及分析仪器在鉴定煤分子结构中的应用.     

煤/聚苯胺导电复合材料导电性能的研究

研究了在位聚合方法制得煤 /聚苯胺导电复合材料过程中引发剂量、质子酸浓度、聚合时间、聚合温度及煤样类型对该复合材料导电性的影响 ,结果发现 :所选煤样中 ,SF煤参与制得的煤 /聚苯胺复合材料电阻率降低最多 ,近十个数量级 .通过控制制备条件 ,可制得电阻率最低为 3.66Ω· cm的煤 /聚苯胺导电复合材料 .和纯聚苯胺相比 ,电导率下降不大 ,原料成本却下降 41 .2 % ,而且其最佳聚合温度易于控制 ,这为煤 /聚苯胺复合材料产业化提供了可能     

煤孔结构对煤/PAN复合材料导电性能的影响

煤基聚苯胺复合导电材料是利用煤的酸性官能团特征、孔结构特征和芳香层片特征 ,以煤为模板 ,用 APS引发苯胺单体 ,在煤中原位聚合而成的 .其中煤的孔结构是影响煤 / PAN导电性能的重要因素 .选择 HNO3 ,H2 O2 氧化及苯胺抽提的方法改变煤的孔结构 ;通过电导率及孔结构分析表明 ,氧化和抽提使煤的孔结构变得发达 ,因而苯胺能更好地进入已溶胀煤的孔结构中 ,提高了煤基聚苯胺的电导率 .     

煤结构特征与煤反应活性关系的研究

煤大分子结构特征与煤反应性的关系反映了煤最基本的物理化学性质，对二者关系的研究可为煤加氢、热解等涉及这一领域的煤加工过程研究提供直接的依据和改进操作条件的方案。本文就以上各点综述了近年来对煤结构及煤反应性关系研究的几种主要技术方法及各自的成就，并进行了评述。     

煤的电特性和热性质

本文详尽讨论了影响煤电特性和热性质的各种因素，认为深入研究的电、热性质的联系，探讨它们与煤超细结构间的关系十分有价值。     

煤的孔隙结构与反应性关系的研究进展

煤在气化、燃烧与活性炭制备等热化学转化过程中，均存在着孔隙结构与表面积的变化．煤的孔隙结构变化特征的研究是煤炭高效合理利用的基础．从煤的孔隙结构的表征、反应过程中孔隙结构变化以及孔隙结构模型三方面总结了煤的孔隙结构与反应性关系领域的研究现状，并对今后的研究重点进行了展望，即加强孔隙结构与反应性关系通用规律和催化剂对孔隙结构影响两方面的研究．     

煤孔结构和官能团对煤/PAN电导率的协同效应

用煤的苯胺抽提物模拟有通孔结构的无灰煤作为模板合成煤基聚苯胺,研究了煤的孔结构和官能团对复合材料电导率的影响.结果表明,所制备的复合材料的最大电导率为6.46×10-4S/cm.原因是溶剂抽提产物面的羧基、羰基和羟基等极性基团数量较少,电荷密度较低,活性位点较少,导致其表面"水化"能力较差,难以在水中均匀地分布,不能对聚合物进行良好的掺杂.所以高电导率的煤/PAN是煤孔结构和官能团的协同效应.     

煤的原子分子结构及吸附甲烷机理研究进展

总结了煤的原子径向分布与微晶结构、稠环芳烃的电子光谱规律与煤的颜色间的关系、煤与CH4分子的相互作用、无烟煤及其炭化样吸附／解吸甲烷的热力学和动力学过程等内容的研究与发展，结果表明：(1)低阶煤的微晶参数d002，Ic和Ia随含碳量呈阶段性变化，其微晶结构特征与纤维素的结构有关，并可用煤化度p定量描述煤化过程中煤的微晶结构变化。(2)煤中存在13个苯环以上稠环芳香结构单元，(3)甲烷分子与煤表面的相互作用各向异性，最大作用势(吸附势)为2．65kJ／mol，旋转势垒为1．34kJ／mol，预计吸附振动光谱的跃迁基频为53cm^-1。(4)煤对甲烷的饱和吸附量几乎不随温度变化，炭化样与活性炭的饱和吸附量则随温度的降低而线性增大；从煤制备的炭化样，以及活性炭的吸附热都接近甲烷液化热，而煤的吸附热则高出近一倍。(5)煤层(粒)吸附解吸甲烷的动力学过程可用通用的一级组合模型和实用的吸附(解吸)扩散控制模型来描述，其三常数动力学公式中的初始吸附(解吸)率Q0／Qmax可作为煤与瓦斯突出预测指标。(6)甲烷在无烟煤中的扩散系统为～10^-10cm^2／s，扩散活化能为14．3kJ／mol；甲烷在煤中的扩散实为通过微孔的流动。     

煤导电性质的分形特征

导电高聚物及某些非晶态或结构无序材料等的导电性质具有分形特征,而中低变质煤属非晶态特质,用分形几何理论研究了煤的交流表观电导率与频率的关系,结果表明,煤的导电性具有分形特征,电导率与频率的关键遵从指数规律,且该指数与分形维数和Euclid维数有关。     

PS及PS接枝物/CB复合材料的导电性能

研究了ＰＳ及ＰＳ接枝物／ＣＢ复合材料的导电性能，讨论了炭黑用量、温度、加工工艺对其导电性能的影响，并研究了其复合导电材料的亚微结构和导电机理。     

合成条件对常压干燥炭气凝胶电导率的影响

以间苯二酚/甲醛为反应物,采用常压干燥工艺制备了高电导率的炭气凝胶,并用XRD和四探针电导率测试仪对其进行了表征。结果表明：炭气凝胶具有典型的非晶态结构,且其结构中存在特殊的半石墨相微晶;凝胶陈化时间、催化剂种类和溶胶pH值对炭气凝胶电导率影响不大;炭气凝胶的电导率随催化剂摩尔比、溶质固含量、炭化终温和升温速率的增大而升高。以Na2CO3为催化剂,催化剂摩尔比为500、溶质固含量为60%,5℃/min升温至1050℃炭化制备的炭气凝胶电导率高达98.0S/cm。