热缩聚法制备包覆沥青的基础研究

包覆沥青对提高锂离子电池负极材料的性能起到重要作用。以乙烯渣油沥青为原料,通过常压热缩聚法制备包覆沥青。考察了反应温度、反应时间对包覆沥青的基础指标(软化点、甲苯不溶物、喹啉不溶物和结焦值)和光学显微结构的影响。研究结果表明：以N₂作为保护气体,当热缩聚反应温度为390℃,反应时间为4 h的条件下,制备出了软化点为200℃,甲苯不溶物为35.47%,喹啉不溶物为1.11%,结焦值为67%的各向同性沥青。通过FTIR和TGA分析可知,乙烯渣油沥青和高软化点各向同性沥青的芳香性指数(Iar)分别为0.526 6和0.5377,在700℃热解残余质量分别为20.22%和50.79%。表明乙烯渣油沥青通过热缩聚处理后得到的高软化点各向同性沥青具有较高的芳香性和良好的热稳定性,是一种优质的包覆沥青。     

乙烯渣油沥青的改性及表征

以乙烯渣油沥青为原料,通过常压空气氧化聚合处理对其进行改性,利用单因素方法考察了反应条件(反应温度、反应时间、空气流量)对改性沥青性质(软化点、喹啉不溶物、结焦值、甲苯不溶物、收率)的影响。结果表明,在反应温度370℃,反应时间5 h,空气流量24 L/h的条件下,可以获得软化点(SP)为233℃、喹啉不溶物(QI)为1.21%、结焦值(CV)为75.45%、甲苯不溶物(TI)为43.42%的改性沥青,其收率(Y)可达51.67%。通过元素分析、FTIR等手段对乙烯渣油沥青和改性沥青的芳香性指数(I_(ar))、支链化指数(CH_3/CH_2)进行计算,并利用TGA方法观察改性前后沥青的热稳定性变化。结果表明,乙烯渣油沥青和改性沥青的I_(ar)分别为0.39,0.53,CH_3/CH_2分别为0.88,1.08,说明改性过程中乙烯渣油沥青支链不断减少,芳香缩合度和热稳定性均有所提高。     

热聚合-氧化法制备高β树脂改性沥青

以中温沥青为原料,通过溶剂萃取沉降分离获得低喹啉不溶物含量(QI<0.1%)的精制沥青。对精制沥青进行热聚合-空气氧化改性处理,得到高β树脂含量的改性沥青。经特定热聚合条件处理后,研究了空气氧化阶段的反应温度、氧化时间和空气流量对沥青改性的影响。实验结果表明,在空气氧化阶段,当氧化温度为280℃,氧化时间为2h,空气流量为0.04m³/h时,可以获得软化点为220℃、甲苯不溶物为61.59% 、喹啉不溶物为4.35%、结焦值为78.44%,β树脂含量为57.24%的优质改性沥青。     

乙烯渣油沥青的改性及表征

以乙烯渣油沥青为原料,通过常压空气氧化聚合处理对其进行改性,利用单因素方法考察了反应条件(反应温度、反应时间、空气流量)对改性沥青性质(软化点、喹啉不溶物、结焦值、甲苯不溶物、收率)的影响。结果表明,在反应温度370℃,反应时间5 h,空气流量24 L/h的条件下,可以获得软化点(SP)为233℃、喹啉不溶物(QI)为1.21%、结焦值(CV)为75.45%、甲苯不溶物(TI)为43.42%的改性沥青,其收率(Y)可达51.67%。通过元素分析、FTIR等手段对乙烯渣油沥青和改性沥青的芳香性指数(I_(ar))、支链化指数(CH_3/CH_2)进行计算,并利用TGA方法观察改性前后沥青的热稳定性变化。结果表明,乙烯渣油沥青和改性沥青的I_(ar)分别为0.39,0.53,CH_3/CH_2分别为0.88,1.08,说明改性过程中乙烯渣油沥青支链不断减少,芳香缩合度和热稳定性均有所提高。     

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.     

中低温煤焦油沥青催化聚合制备改质沥青

以中低温煤焦油沥青为原料,采用催化聚合法制备改质沥青,并在中低温煤焦油沥青中加入乙烯焦油和蒽油进行调和来提高改质沥青的流变性能,分别考察反应时间、反应温度及催化剂和交联剂的加入量对改质沥青的软化点、结焦值、甲苯不溶物含量和喹啉不溶物含量的影响。结果表明:加入乙烯焦油和蒽油调和可以有效提高改质沥青的流变性能,催化剂和交联剂按照1∶1的质量比加入,可以有效降低改质沥青的软化点,这是因为酸性催化剂和交联剂之间形成相对均相的反应体系,解决了改质沥青软化点高的问题。采用调和中低温煤焦油沥青制备改质沥青,筛选出的最佳工艺条件为:反应温度370℃,反应时间7h,催化剂和交联剂的加入量2.5%,该条件下制备的改质沥青的性质符合工业标准YB/T 5194-2015的要求,改质沥青的软化点为120℃,结焦值为56.28%,甲苯不溶物含量为30.52%,喹啉不溶物含量为8.21%,β树脂含量为22.31%。采用傅立叶变换红外光谱仪和偏光显微镜对制备出的改质沥青和中低温煤焦油沥青进行分析,初步推断出改质沥青中化合物芳环上的取代基明显增加且烷基取代的化合物大多数为芳烃分子,且在偏光显微镜下改质沥青中出现小球体,表明中低温煤焦油沥青在制备成改质沥青的这一过程中其相对分子质量变大,稠环芳烃含量增多。     

有关炭材料生产用煤沥青的几个新概念

1中温改质沥青我国将煤沥青一般分为低温沥青(软化点为30～75℃,又称为软沥青)、中温沥青(软化点为75～95℃)、高温沥青(软化点为95～120℃,又称为硬沥青)和改质沥青(软化点为105～120℃)。GB/T2290—1994规定石墨电极生产用中温沥青的质量指标:软化点为80～90℃,甲苯不溶物含量为15%～25%,灰分不大于0.3%,水分小于5%,挥发分为58%～68%,喹啉不溶物含量小于10%;其他炭材料生产用中温沥青的质量指标:软化点为75～95℃,甲苯不溶物含量小于25%,灰分不大于     

细镶嵌结构沥青焦的制备与表征

以中温煤焦油沥青为原料,采用空气氧化方法进行热改质,通过对空气流量、反应压力、反应温度和反应时间的优化,制备出软化点为285℃的沥青。将这种沥青在540℃下炭化3 h,得到的生焦在1 400℃焙烧2 h,制备出细镶嵌结构的沥青焦。采用红外光谱对产物沥青和原料沥青进行表征,讨论了它们分子中官能团的差别。由光学显微镜和扫描电子显微镜研究结果表明,氧化改质程度不同的沥青制得的焦炭显微结构有明显差别。将空气量40 L/h、压力0.5 MPa、温度330℃和时间8 h条件下获得的高软化点沥青进行炭化和焙烧,可以得到镶嵌结构单元≤2μm的沥青焦炭。     

溶剂沉降法制备浸渍剂沥青

通过溶剂沉降法脱除各种原料煤沥青中的喹啉不溶物（QI）,再用减压蒸馏去除溶剂,得到浸渍剂沥青产品,探讨了脱除喹啉不溶物的操作条件,包括溶剂配比、沉降温度、沉降时间、减压蒸馏温度以及对不同原料制备的浸渍沥青产品性能比较,最后以曲靖中温沥青为原料制得了软化点83 ℃,喹啉不溶物0.084%,结焦值49.32%的浸渍剂沥青产品。     

2种煤沥青的中间相热聚合行为研究

以中温煤沥青(MTCP)和改质煤沥青(MCP)为原料，采用热聚合反应方法，在相同的反应时间下，研究不同反应温度下2种煤沥青的中间相热聚合行为。采用软化点仪、偏光显微镜、X射线粉末衍射仪(XRD)以及激光共焦拉曼光谱仪(Raman)对中间相沥青表征和分析。结果表明，2种煤沥青在相同工艺条件下呈现出相似的中间相聚合行为。偏光显微镜照片说明2种煤沥青聚合所得到的中间相类型均为镶嵌结构。XRD与Raman分析表明随着聚合温度的升高，中间相沥青内部芳香片层分子的取向性更好，排列更为规整。MTCP经过430℃、8 h聚合，可制备软化点为319℃的中间相含量高于80%的中间相沥青；MCP经过420℃、8 h聚合，可制备软化点316℃,中间相含量高于80%的中间相沥青。