苯丙烯醛改性煤沥青的工艺研究

在硼酸的作用下,用苯丙烯醛对煤沥青进行改性。研究了反应物配比对改性沥青甲苯不溶物含量、残炭率及软化点的影响,并研究了反应时间对残炭率和软化点的影响。结果表明:改性沥青的甲苯不溶物含量及残炭率随苯丙烯醛含量的增加先增大后减小,软化点随苯丙烯醛的增加而减小。随着反应时间的延长,软化点逐渐升高,残炭率先增大后减小。当硼酸与煤沥青质量分数为7%,苯丙烯醛与煤沥青质量分数为10%,并且反应时间为3 h时,改性效果最好,此时改性沥青的残炭率为68%。     

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 .     

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。     

苯甲醛对煤焦油软沥青的聚合改性研究

以低喹啉不溶物含量(w(QI)0.1%)的煤焦油软沥青为原料,在浓硫酸催化作用下用苯甲醛对其进行聚合改性,制备性能优良的浸渍剂沥青。采用FT-IR研究了苯甲醛的改性机理,并用TGA分析了改性沥青的热失重行为,通过单因素实验考察了改性条件对改性沥青的软化点、结焦值和族组成等性能的影响规律。结果表明,苯甲醛改性煤焦油软沥青制备炭材料用浸渍剂沥青较适宜的工艺条件为:煤焦油软沥青与苯甲醛的摩尔比为1∶1,反应温度为160℃,反应时间为150 min,催化剂用量为8%。在此条件下,改性沥青的软化点为95.1℃,结焦值为47.8%,QI含量为0.36%,达到了高性能浸渍剂沥青的指标要求。     

单溶剂萃取热过滤法脱除改质煤沥青的喹啉不溶物

以鞍钢改质沥青为原料,采用单溶剂萃取法过滤脱除原料沥青中的喹啉不溶物(QI),再用常压蒸馏去除溶剂,得到QI含量小于0.1%的净化沥青。考察了料液比、恒温时间和恒温温度对改质煤沥青QI净化效果的影响。结果表明,净化最佳工艺参数为料液比1∶1.5~1∶3,恒温时间1 h,恒温温度140℃。在最佳工艺条件下得到的净化沥青软化点为62℃,QI含量为0,TI含量为19.1%,结焦值为47.77%。采用红外光谱对净化沥青进行表征,结果表明,原料沥青经过萃取过滤后芳香烃类结构减少,脂肪烃类结构增加。该净化沥青QI较低,结焦残炭率较高,可作为制备浸渍剂沥青、煤基炭纤维等炭素材料的优质原料。     

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。     

煤焦油加入量对沥青软化点和结焦值的影响

通过实验数据,研究分析了煤焦油加入量对中温沥青的软化点和结焦值的影响,结果表明,煤焦油含量与沥青软化点、沥青结焦值之间都有很好的线性关系.     

改质煤沥青制备浸渍剂沥青的研究

以改质煤沥青为原料经溶剂热过滤法制备低QI净化沥青,再将净化沥青通N2脱掉轻组分制备浸渍剂沥青。以QI含量、软化点和结焦值为指标考察了温度、时间、N2流量等因素的影响。结果表明,在250℃,40 min,N2流量为40 L/h条件下,所得浸渍剂沥青的指标参数为软化点88℃左右,QI含量0.5%,TI含量为22.25%,结焦值为55.77%。红外光谱分析表明,和原料沥青相比,浸渍剂沥青的羰基类和胺类化合物减少,芳烃结构减少,饱和烃类结构增加;热重分析表明,浸渍剂沥青的小分子含量较原料沥青相对较多;黏度的测定表明,在130~200℃黏温曲线呈现负指数关系。     

煤焦油软沥青氧化热聚合制备浸渍剂沥青

以低喹啉不溶物含量(w(QI)0.1%)的煤焦油软沥青为原料,在较低温度下(200~280℃)通过空气氧化热聚合来制备综合性能优良的浸渍剂沥青。采用FT-IR和1H-NMR对改性沥青的化学结构进行了分析,并用TGA研究了改性沥青的热失重行为,通过单因素实验考察了氧化工艺条件对改性沥青的结焦值、软化点和族组成等性能的影响规律。结果表明,通过控制氧化热聚合改性工艺条件,用低QI含量的煤焦油软沥青能制得结焦值高、流动性好且二次QI含量低的优质浸渍剂沥青,可达到国内外同类产品的指标要求。     

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。     

镁碳砖用中间相沥青-酚醛树脂结合剂的研制

研究了由煤焦油经蒸馏制得的软沥青在(430±1)℃下的热转化时间对转化产物中间相含量、残碳率和软化点的影响,并选择残碳率为71.4%~83.7%,软化点为212~273℃的5种中间相沥青与酚醛树脂进行复合,研究了复合比例对其残碳率的影响。结果表明:中间相沥青的软化点和残碳率与其中间相含量密切相关,并且均随着热转化时间的增加而增高;中间相沥青的残碳率明显高于酚醛树脂,随着中间相沥青配入量的增加,中间相沥青-酚醛树脂复合物的残碳率提高;中间相沥青与酚醛树脂二者存在协同作用,中间相沥青-酚醛树脂复合物的实际残碳率高于二者按比例计算得到的理论残碳率,因而有望成为镁碳砖用新型结合剂。     

萘-水杨醛沥青树脂的合成研究

以萘为单体,水杨醛为交联剂,在对甲基苯磺酸催化作用下合成了一种新型的萘-水杨醛沥青树脂。采用FT-IR研究了反应机理;采用TGA分析了合成树脂的热失重行为;通过单因素实验,考察了合成条件对沥青树脂收率、软化点和结焦值的影响规律。结果表明,萘与水杨醛在酸催化下发生了阳离子型缩聚反应;萘-水杨醛沥青树脂适宜的合成工艺条件为:萘和水杨醛的物质量比为1∶1,反应温度为150℃,反应时间为300 min,催化剂用量为10%。在此条件下,合成沥青树脂的收率为81.4%,软化点为79.6℃,结焦值为29.3%。水杨醛中羟基的位阻作用,有利于合成低软化点的沥青树脂黏结剂。     

沥青软化点对炮泥性能的影响

以矾土、碳化硅、黏土、沥青、焦炭为原料,焦油为结合剂制备了炮泥试样,并研究了沥青软化点(75~145℃)对炮泥可塑性和强度的影响。结果表明:炮泥试样的可塑性不随沥青软化点的增大而呈现有规律的变化,沥青对炮泥可塑性的影响主要由沥青的组成决定;200℃烘干后试样的强度也不随沥青软化点的变化而呈现有规律的变化;但1000、1450℃烧后试样的强度随沥青软化点的升高呈增大趋势;综合考虑,制备炮泥用沥青的软化点以120~160℃为宜。     

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。     

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。     

煤焦油与石油渣油空气氧化的比较研究

分别以煤焦油为原料在300℃空气氧化120min-480min和以石油渣油为原料在220℃空气氧化300min-720min,制备了一系列具有相近软化点的煤焦油沥青和石油沥青。通过NMR、元素分析、软化点、族组成和偏光光学进行原料与沥青的结构分析。在1．6MPa,480℃下将改质煤焦油沥青和石油沥青进行焦化,考察了焦收率和光学组织结构变化情况。结果表明空气氧化可提高煤焦油和石油渣油的软化点、不溶物含量和焦收率。石油沥青成焦后均生成各向异性广域学结构。而煤焦油沥青成焦后各向异性光学结构单元尺寸则随空气氧化时间增加而逐渐减小。     

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     

煤系针状焦原料预处理生产浸渍剂沥青

通过溶剂萃取-连续沉降的方法,使轻相混合油中的QI含量为0,再经减压蒸馏得到浸渍剂沥青产品。探讨了溶剂比、脂芳比等沉降条件对去除QI的影响,以及减压蒸馏时入塔温度、蒽油采出流量等因素对浸渍剂沥青指标的影响。在最佳条件下,生产出软化点88℃、喹啉不溶物0.1%、甲苯不溶物17.1%、结焦值49.63%的浸渍剂沥青。     

反应温度对煤焦油沥青质组成与结构的影响

以中低温煤焦油为原料,在高压釜反应器内进行加氢实验,研究反应温度对加氢油品中沥青质组成与结构的影响。结果表明:在实验研究加氢工艺条件下,沥青质转化率随反应温度的升高而增加;与原料沥青质相比,在350—410℃不同温度下加氢后的沥青质中硫、氮、氧杂原子含量均降低,但脱除规律不一致,杂原子硫和氧含量随温度的升高而降低,但氮原子含量随温度的升高呈先增加后降低的趋势,说明各杂原子脱除规律与其赋存形态有关;另外,不同反应温度下沥青质平均分子结构参数相差很大,反应温度越高,沥青质缩合度越大。加氢反应压力为7 MPa时,反应温度不宜高于380℃。     

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。