中间相沥青可纺性的评价

在用沥青制取高性能纤维的生产中,沥青的可纺性是影响产品质量的关键因素。要达到稳定连续生产,必须正确选取控制参数。本文对中间相沥青纺丝期间的流变特性做了分析,通过实验,得到了一种评价中间相沥青纺丝性能的方法。该方法是通过中间相沥青的流变特性——剪切和拉伸粘度的测定,评价可纺性和选择纺丝温度区间。同以往的经验法相比。克服了随机性较大的缺点。对中间相沥青纺丝工艺有一定的指导和参考价值.     

AR中间相沥青纺丝性能的研究

以AR中间相沥青为原料,采用元素分析与红外分析手段,研究了沥青原料的结构和组成,通过热台偏光显微镜观察和分析了其流动特性。采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,制备中间相沥青纤维,研究了中间相沥青的可纺性及纺丝工艺对于中间相沥青纤维性能的影响。结果表明,在纺丝温度350℃、纺丝压力0.016MPa与收丝速度220m/min的条件下纺丝得到性能优良的沥青纤维,纺丝连续性好,可连续纺丝约5min。经290℃不熔化处理和1000℃碳化后,得到碳纤维拉伸强度1.45GPa、弹性模量120GPa。     

两种不同原料中间相沥青分子结构的研究

采用偏光显微镜、族组成分析、红外光谱(FI-IR)、核磁共振(NMR)等研究手段,对两种不同中间相沥青FCC-MP(石油渣油热缩聚中间相沥青)和AR-MP(萘系催化合成中间相沥青)的组成结构进行研究,结果表明:100%中间相沥青在稠环芳烃区都有3个平行的红外特征峰(870,810,750 cm-1),且3个吸收峰的强度相近;FI-IR和NMR测试都表明,不同中间相沥青的支链比例差别很大,AR-MP分子上含有较多的甲基支链和环烷结构,非芳香碳占总碳原子的21%,FCC-MP分子上的支链和环烷比例较少,非芳香碳占总碳原子的14%,分子结构中支链和环烷结构有利于形成大融并体,降低软化点和熔融态黏度;根据1H-NMR和13C-NMR谱图计算出两种沥青吡啶可溶物(PS)的H、C分布数据和分子结构参数,并推导出两种中间相沥青PS组分的平均分子结构模型.     

加压炭化制取可纺性中间相沥青

分析了不同条件下三线芳烃加压聚合产物（沥青）的结构特征，阐述了三线芳烃在加压炭化过程中可能发生的反应，并由此沥青调制出了高光学各向异性含量的可纺性中间相沥青。三线芳烃经过加压炭化，然后进一步热处理，这是一条制备中间相沥青碳纤维的可行途径。     

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。     

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。     

大庆FCC油浆富芳馏分制备中间相沥青及其性能

经分析考察可知，FCC油浆经糠醛多级溶剂抽提后所得的富芳馏分（FCCRF）有着作为中间相沥青原料的优秀性能，从热台显微镜可以明显地看到最终形成的中间相呈广域流线型大融并体，且粘度较低，流动性能好，可溶性强，是纺制炭纤维的优质中间相体。实验考察了以FCCRF为原料用热处理的方法制备中间相沥青，测试了其可纺性能，结果表明以FCCRF油浆为原料所制得的中间相沥青呈大融并体状，软化点低，其粘温曲线中存在较大的平稳流动区域，可纺性能好。     

合成中间相沥青

本文综述了用于制备高性能炭纤维的中间相沥青的合成方法，阐明了合成机理并介绍了我们这方面开展的一些工作。     

中间相沥青炭纤维研究

本文采用石油重质渣油，通过加压－减压两段热缩聚方法调制中间相沥青，并对其进行了收率测算，元素分析，红外光谱分析、热台偏光显微镜观查等，研究了其组成和结构。将上述纤维经单孔纺丝、预氧化、炭化处理后，利用扫描电镜研究了所得炭纤维的横截面形态结构。实验结果表明：两段式热缩聚可获得中间相含量高、收率、热稳定性及可纺性好的中间相沥青。由该沥青制备的炭纤维横截面呈洋葱皮形态结构，平均直径１０μｍ，拉伸强度１．７８８ＧＰａ，断裂伸长１．１％。     

中间相沥青的热分解行为对其发泡的影响

在常压下利用中间相沥青热解产生气体自发泡得到中间相沥青泡沫,并在空气中将其固化、炭化制备成中间相沥青泡沫炭.讨论了中间相沥青的热重曲线与发泡温度、固化温度的关系,并考察r搅拌速率对发泡的影响.结果表明:以100%中间相含量的中间相沥青为发泡原料,在搅拌速率为100 r/min的条件下,选择在350～420℃区间发泡,在550℃固化1 h,可得到稳定的泡沫均匀的50～100μm的沥青泡沫,然后在1 100℃炭化2 h后,可制得泡沫尺寸为100～200 μm的中间相沥青泡沫炭.     

中间相沥青纤维的氧化稳定化及炭化

本文主要研究了具有不同直径萘系中间相沥青纤维的氧化稳定化及炭化性质，结果表明，直径为１１μｍ和１６μｍ的细径中间相沥青纤维在空气中以０．５℃／ｍｉｎ的升温速度升至２６０℃至３２０℃，即可完成以后续的炭化过程中完全不融化，且抗拉强度和模量分别达到最大值，而对于直径分别为２５μｍ和４７μｍ的沥青纤维，既使最终氧化温度很高。在炭化后的纤维仍然形成所谓的“皮芯”结构，而且纤维越粗，“皮芯”结构中的芯部越大     

煤直接液化沥青制备中间相沥青炭纤维的研究北大核心

中间相沥青基炭纤维的性能直接取决于纺丝用中间相沥青,煤直接液化沥青因其饱和烃含量高,氢碳比高,高温融变性好,硫含量低等优点成为制备纺丝用中间相沥青的优良前驱体。本文以煤直接液化沥青为原料,研究不同热缩聚工艺对中间相沥青组成和结构的影响,通过考察其偏光织构、软化点、喹啉不溶物含量、黏温曲线和纺丝时长等指标综合评价可纺性。采用高低温结合多段聚合工艺制得具有大融并体结构、可纺性优良的中间相沥青,并进一步制得具有理想微观形貌的纤维,其拉伸强度为2.03 GPa,拉伸模量达到581 GPa。     

中间相沥青流变性的研究

流变性是中间相沥青的重要物性。本文用高温旋转粘度计研究了几种中间相沥青的粘度—温度及流动曲线。沥青的粘度—温度曲线分软化、平稳流功、固化三部分。平稳流动区域的宽窄同原料的原始结构及软化点有关。中间相沥青在剪切作用下结构变形,表现为剪切变稀,是非牛顿流体。但在高温阶段,剪切变稀不明显,成为假牛顿流体。以玻璃化转变温度为参考温度,松驰因子:αΥ=(η/Τ)/(ηg/Τg),用WLF公式对粘度—温度曲线关联,0到较好的关联结果。根据沥青的流变性,找出有可能得到高性能材料的中间相沥青。     

中间相沥青的纺丝—中间相沥青的成纤及碳纤维的结构

考察了几种不同缩聚条件下所得中间相沥青的熔纺过程,发现挤出沥青丝在喷丝板毛细孔口处的胀大率(d_m/d_0)及其最大拉伸比(V_LV/_0)max与喷丝板毛细孔径及纺丝温度有关。 中间相沥青的软化点及β树脂(BI—PS)直接决定了熔融沥青的表现粘度和拉伸粘度,对最大拉伸比(V_L/V_0)max具有显著的影响。 在相同的熔纺条件下,从T渣油中间相沥青制备的碳纤维显示了放射型横截结构,但从美A240中间相沥青制得的碳纤维却显示了乱层型横截结构,说明了碳纤维的横截结构受到中间相沥青组成的强烈影响。     

中间相沥青基碳纤维的生产及其性能表征

中间相沥青基碳纤维具备高模量、高导热性等特性,在航天、电子等领域具备广阔的应用前景.山东瑞城实现了中间相沥青基碳纤维的产业化生产,本文对其所生产的中间相沥青基碳纤维的结构和性能进行了表征研究.研究结果表明,1.5K连续纤维的平均直径为11μm;强度为2400 MPa;模量为811 GPa;导热率达到600 W/(m·k...