煤沥青热聚合中间相生成动力学研究

采用显徼镜测定煤沥青中间相百分数的方法试验研究了其低温炭化过程中中间相生成动力学,探讨了炭黑对煤沥青中间相生成速度的影响,求出了煤沥青中间相生成反应的级数、速度常数和活化能。     

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。     

煤沥青中间相热聚合行为研究

以煤沥青为原料,采用程序升温、多管井式坩埚炉进行热转化反应,研究不同结构反应器中中间相的热聚合行为。试验显示:煤沥青中间相的光学结构与均相成核的中间相沥青相似;另一方面,热转化过程中不同结构反应器内样品的中间相生长存在差异。随着反应时间的延长,样品收率、挥发份产率不断降低,而软化点和甲苯不溶物含量则不断升高。对于不同结构的反应器,等径管内热反应样品的收率、挥发份产率比变径管内样品的偏低,甲苯不溶物含量和软化点则偏高;同时光学结构显示,等径管内中间相球体生成、长大、融并到变形的速率比变径管内样品快。分析认为:由于变径管中段直径的改变,对底端样品中的轻组分产生了中段截流作用,致使热聚合反应程度不同。     

煤沥青热聚合改质研究

在热聚合反应釜中 ,研究了煤沥青中甲苯不溶物、喹啉不溶物、β树脂、软化点及结焦值等质量指标在热聚合改质过程中的变化规律 .实验结果表明 ,在热聚合过程中 ,煤沥青中甲苯不溶物、喹啉不溶物、软化点及结焦值等指标均随聚合温度升高和聚合时间延长都有变化性增加 ,而β树脂在实验条件下 ,开始随聚合温度升高和聚合时间延长 ,到一定值后 ,再提高温度 ,或延长时间则下降 ,存在一极大值区间 ,该结果得到重复性实验的确认 .结果显示 ,改质沥青的主要质量指标波动范围很小 ,可为今后的放大实验或工业生产提供重要依据 .     

热聚合温度对煤液化沥青制备中间相沥青的影响

为制备优质的中间相沥青,以煤液化沥青为原料,在不同热聚合温度下制备中间相沥青,采用偏光显微镜、红外光谱仪、XRD、热分析等测试仪器对所得中间相沥青进行分析和表征。结果表明,温度对中间相沥青的收率、形貌和结构影响显著。随着温度升高,中间相沥青的收率降至86.2%,H含量降至3.96%,S含量有所下降,残炭率增大;中间相小球体的尺寸增大,逐渐出现融并现象,最终形成广域型中间相;煤液化沥青中的稠环芳烃、芳香烃的含量明显增加,烷烃成分则明显减少;煤液化沥青中的无定型区含量减少,分子的排列与取向性变好。选择低的热缩聚温度(410~420℃),适当延长反应时间有利于反应方向的控制,从而达到制备优质中间相的目的。     

煤沥青热聚合性的研究

应用正交回归法研究沥青中添加无水三氯化铝后通空气氧化聚合的特性,取得了表示产物沥青收率y_n、产物中苯不溶物y_(BI)和固定碳含量y_(FC)的回归方程,并指出,在通空气氧化的情况下,添加无水三氯化铝不能起催化聚合作用,相反会降低产物沥青的收率。     

热聚合改质过程中煤沥青组分转变规律的研究

在 2 0 L热聚合反应釜中 ,研究了中温煤沥青热聚合改质过程中各种沥青组分随热聚合温度和热聚合时间的转变规律 .结果表明 ,在煤沥青热解缩聚期间煤沥青的甲苯不溶物和次生喹啉不溶物组分生成转变具有一定的规律性 ,并指出了其对煤沥青生产的指导意义 .     

煤沥青中间相生成动力学研究

采用光学显微镜进行中间相定量,研究了溶剂重整的鞍钢中温沥青及其添加炭黑后的中间相生成动力学。探讨了炭黑的存在及添加量对中间相生成速度的影响。求出了中间相生成反应的级数、速度常数和活化能。     

热聚合改质过程中煤沥青热解缩聚行为的研究

在20升热聚合反应釜中对中温煤沥青进行热聚合改质处理，研究了热聚合改质过程中煤沥青热解缩聚行为，讨论了煤沥青结焦值随聚合时间和聚合温度的变化，并找出了热聚合改质过程中煤沥青结焦值和甲苯不溶物之间的关联性。     

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.     

煤沥青的最新研究进展

综述了最近几十年国内外对煤沥青的主要分析方法和以它为原料在制备沥青基中间相、中间相炭微球、针状焦、活性炭、泡沫炭和高性能炭/炭复合材料基体方面的研究和进展,展望了其在材料领域潜在的应用前景和未来发展的趋势.     

贫煤与煤沥青共炭化研究

进行了不同配比的煤沥青和贫煤的共炭化研究,研究表明,煤沥青与贫煤共炭化时的相互作用是物理融合和化学相互作用的共同作用。其中物理融合表现在使焦炭界面结合状态改善,化学相互作用表现在煤沥青使贫煤的炭化性能发生变化。随煤沥青配比的增加,配煤黏结性有较大改善,焦炭OTI值增大,ISO值减小。煤沥青通过增大焦炭光学组织各向异性程度,使焦炭的反应性降低,反应后强度提高。     

煤沥青制备针状焦的研究

通过溶剂-离心法净化原料沥青,应用延迟焦化工艺制备针状焦,考察了在聚合过程中QI含量、温度、压力以及时间对成焦的影响.结果表明,原料中QI含量的减少有利于针状结构的生成,当QI含量小于0.1％时能形成大面积的针状结构;适当的温度和压力能使体系的黏度降低,促进气流拉焦作用,在470℃、0.35 MPa条件下得到的针状焦较为理想;充足的反应时间保证小球的充分融并,反应24h体系能融并、重排,形成良好的针状结构.     

Carbon foams prepared from coal tar pitch for building thermal insulation material with low cost

A new approach is provided to resolve the large-scale applications of coal tar pitch. Carbon foams with uniform pore size are prepared at the foaming pressure of normal pressure using coal tar pitch as raw materials. The physical and chemical performance of high softening point pitch(HSPP) can be regulated by vacuumizing owing to the cooperation of vacuumizing and polycondensation. Results indicate that the optimum softening point and weight ratio of quinoline insoluble are about 292℃ and 65.7%, respectively. And the optimum viscosity of HSPP during the foaming process is distributed in the range of 1000-10000 Pa·s. The resultant carbon foam exhibits excellent performance, such as uniform pore structure, high compressive strength(4.7 MPa), low thermal conductivity(0.07 W·m~(-1) ·K~(-1)), specially, it cannot be fired under the high temperature of 1200 ℃.Thus, this kind of carbon foam is a potential candidate for thermal insulation material applied in energy saving building.     

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。     

改性煤沥青在炭素生产中的应用

概述了沥青的分类和性质以及沥青改性、改性方法,讲述了在改性煤沥青生产应用中的要求,改性沥青的应用过程、效果和缺点。根据实验数据阐述了在改性煤沥青生产应用中的温度选择。结果表明,改性煤沥青特有的高软化点和粘度决定了在熔化、输送和混捏过程对温度的要求较高。数据分析表明软化点不能够准确指导下料温度,而粘度与下料温度呈正比例关系。因此,粘度可以作为下料温度的一个可靠的参考指标。     

Modified characteristics of mesophase pitch prepared from coal tar pitch by adding waste polystyrene

The toluene soluble of coal tar pitch was carbonized with waste polystyrene. The properties of mesophase pitches were characterized using polarized light optical microscope, apparent viscometer, FT-IR, ¹H NMR and X-ray diffractometer. After adding the waste polystyrene into the toluene soluble of coal tar pitch, the soluble mesophase were was increased from about 9% to 52% and the mesophase pitches were changed from 74% with coarse mosaic texture to 100% with flow domain texture. The mesophase pitches were transformed from thixotropy to unthixotropy. By waste polystyrene added into the toluene soluble of coal tar pitch, the methylene group was increased a lot. The presence of more alkyl groups modified the characteristics of mesophase pitches and improved the assembly of mesophase pitch molecules.     

芳香族硝基化合物改性煤沥青研究

以煤沥青为原料,通过添加不同含量的芳香族硝基化合物对煤沥青进行改性处理,采用TG、CO2反应性、XRD和SEM对改性沥青焦进行表征。结果表明,芳香族硝基化合物有效地促进了煤沥青在炭化过程中的焦化缩聚,使产物沥青焦结构更加致密,并在一定程度上改变了沥青焦的氧化行为,从而显著提高了沥青黏结焦的抗氧化性能。     

煤焦油沥青的深度利用及发展前景

煤焦油沥青的深加工对提高煤焦油沥青利用价值和经济性至关重要。本文主要概述了煤焦油沥青深加工利用的主要技术,重点概述了球形活性炭、中间相沥青、通用级沥青基碳纤维以及针状焦等。对各种产品的关键技术进行了分析,介绍了当前在各项关键技术方面的研究进展。煤焦油沥青基球形活性炭、通用级沥青基碳纤维以及针状焦已经得到了比较广泛的应用,当前研究的难点是提高各项产品的品质,缩短加工周期。另外,中间相沥青的发现与应用拓展了传统碳材料的应用领域,并大幅提高了炭材料的相关性能。     

煤焦油沥青树脂黏结剂的制备研究

采用交联合成法,以煤焦油为原料,多聚甲醛为交联剂,在酸性催化剂对甲苯磺酸的作用下制备煤焦油沥青树脂。采用正交试验法研究了交联剂量、催化剂量、反应温度和反应时间对合成煤焦油沥青树脂的影响。结果表明,增加交联剂量和催化剂量可以起到降低反应温度和缩短反应时间的效果;煤焦油沥青树脂的软化点、结焦值和黏结强度等指标均随反应温度升高和反应时间延长而明显增加。