高性能炭材料生产用煤沥青的研究

研究了软化点在评价煤沥青聚合程度中的作用；描述了热聚合改质过程中煤沥青热解缩聚行为，分析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，探讨了QI组分影响煤沥青热聚合改质的机理，认为原料煤沥青所含原生QI炭微粒促进了热聚合改质过程中煤沥青芳烃分子的聚合；描述了煤沥青的流变性能及其在炭材料实际生产中的意义，研究了中温沥青和改质沥青高温流变性能的差异，探讨了硬脂酸和油酸对煤沥青的改性作用；分析了煤沥青的热解缩聚特征，研究了升温速率对煤沥青热解缩聚的影响。     

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 .     

煤沥青氧化热聚合工艺的研究

采用空气氧化法对中温沥青进行了氧化热聚合处理，研究了氧化温度、氧化时间和空气用量对煤沥青软化点和结焦值的影响，发现煤沥青的氧化热聚合是匀速进行的，增加空气用量可以起到降低氧化温度和缩短氧化时间的效果。     

升温速率对煤沥青热解缩聚的影响

用TGA对煤沥青的热失重过程进行了研究,分析了煤沥青的热解缩聚特征,并对中温沥青和改质沥青热解缩聚行为进行了比较,研究了升温速率对煤沥青热解缩聚的影响,发现快速升温使煤沥青组份更多地分解逸出,不利于提高煤沥青的结焦值。     

含碳耐火材料用中间相沥青的制备

以中温煤沥青为原料,通过热聚合-溶剂抽提法制备了中间相沥青,并考察了热聚合工艺参数(升温速率、热聚合温度和时间)对中间相形成的影响.采用热分析仪和红外光谱仪分析了热聚合前后沥青的热性能和结构变化,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了中间相沥青炭化前后的微观结构.结果表明,热聚合工艺参数直接影响热聚合反应过程及热聚合沥青的结焦值和中间相的产率,最佳热聚合条件为:3.5℃/min,440℃,10 h(升温速率、热聚合温度和时间).制得的中间相沥青结焦值为85.5%,热裂解温度在300 ℃以上,炭化结构为薄带状叠合的板状炭质结构.     

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。     

煤沥青改质的工艺进展

煤基沥青的加工和利用对于煤焦油工业加工非常重要,简单介绍了煤基沥青改质要求,着重介绍了5种煤沥青改质工艺的研究进展,分别为氧化法、热聚合法、加压热聚处理法、C-T法、减压热聚法,并对其改进后煤沥青质量方面的指标进行了对比,为今后煤基沥青改质工艺发展提供了方向。煤基沥青改质对于煤液化工艺及其煤焦油加工方面具有非常重要的意义。     

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。     

煤沥青基高性能炭纤维的研制

本文叙述了在实验室中以太钢改质煤沥青为原料研制高性能沥青炭纤维的过程。通过对初始沥青原料进行溶剂重整预处理、热聚合调制中间相沥青、熔融纺丝、不熔化及炭化处理，制得了强度最高为３９６０ＭＰａ、模量为２６０ＧＰａ的炭纤维。探讨了中间相沥青调制条件、纺丝和不熔化处理条件及形态缺陷对炭纤维质量的影响。     

The manufacture of high-value carbon from coal-tar pitch

World-wide, 17 million ta^?1 of coal-tar are obtained as a by product in the chamber coking process for the production of metallurgical coke. Refining of this aromatic raw material yields coal-tar pitch which is the traditional coal-derived starting material for the manufacture of carbon precursors and carbon artefacts. Considerable progress has been made in the elucidation of the physical and chemical nature of this material by means of chromatography, n.m.r. spectroscopy, thermal analysis and chemical reactions schemes. The dominant fields of application of pitch are the manufacture of pitch coke and electrode binders. Delayed coking and horizontal chamber coking are the technologies currently used for the production of cokes with low sulphur and metal content, for anodes for the aluminium-refining industry and the electric steel process. Coal-tar pitch, low in quinoline-insolubles (QI), is an excellent raw material for the manufacture of needle-cokes with a low coefficient of thermal expension (CTE). The separation of inherent QI can be performed via gravity settling in aliphatic hydrocarbon mixtures, by centrifugation in a disc separator or by filtration. The possible co-carbonization with aromatic petroleum-derived residues yields premium coke suitable for the manufacture of UHP-electrodes. New developments in the production of coke from coal-tar pitch aim to improve coke yields and increase anisotropy (i.e. low CTE and high electrical conductivity values). Further technological progress has been made in the manufacture of hard pitch which can be used as a starting material for the production of pitch coke in the chamber coking process and for the production of electrode binders by means of a continuous flash process with optimized thermal and pressure treatment of pitch, thus facilitating the ‘tailored’ manufacture of binder pitches of different qualities.     

电极沥青粘结剂性能评价参数相关性的研究

以两个国外电极沥青粘结剂产品为参考样,选用典型国产原料以热化学改质法和调和法制备出工业分析指标与参考样处于同一水平的两组煤沥青粘结剂试样;对各组粘结剂试样和相应的参考样的元素组成、流变学性质、热动态行为、平均分子量及其分布以及各评价参数间的相关性进行了研究;就引入与其应用性能直接相关的评价因子的可能性进行了探索。     

TGA在精制沥青研究中的应用

通过改变试样量和升温速率,利用热解重量分析仪研究精制沥青的热解过程,为沥青的聚合和炭化过程的控制提供依据。研究发现,适当增加试样量,可以提高热分析的准确性;精制沥青进行聚合的温度要介于主要热解温度和次要热解温度之间;同时,为了有利于聚合反应的进行并提高收率,应当适当降低反应的升温速率。     

杂醇油—粗甲醇—煤沥青联产初探

为提高甲醇生产中副产物杂醇油的利用效率,将杂醇油经加压精馏塔和常压精馏塔(双效精馏)后所得的粗甲醇与煤反应制得煤沥青。对制得的煤沥青进行组分分析,发现煤沥青中含有较多芳环,有利于热聚合反应以制备中间相沥青。煤与杂醇油生产煤沥青,可为煤炭资源综合利用和新材料研发提供一条新的途径。     

硬脂酸改性沥青流变性能的研究

系统研究了硬脂酸对改质沥青的改性作用 ,分析了硬脂酸用量对改质沥青黏度、软化点和结焦值的影响 ,并找出了改性沥青流变性能变化规律 ,指出了采用硬脂酸添加剂所制改性沥青的工艺温度参数 ,并解释了硬脂酸对改质沥青的改性原理     

酚醛树脂对均相成核的中间相炭微球生成的作用

在QI含量很低的沥青中加入适量的酚醛树脂，可以改变沥青生成中间相炭微球的热缩聚反应，进而改变中间相炭微球的形貌与微观结构。酚醛树脂在沥青稠环芳烃分子热缩聚过程的初期形成共晶，在后期充当炭微球的交联剂的作用，使中间相炭微球的收率增加，尺寸变大，并影响了中间相炭微球的织构，红外光谱分析表明酚醛树脂已参与了中间相炭微球的形成；偏光显微镜、扫描电镜形象地表征出了中间相炭微球的微观织构以及酚醛树脂的作用。     

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。     

改性结合剂对炭素捣打料性能的影响

以电煅无烟煤和冶金焦为骨料,中温煤沥青为结合剂,采用两类硝基芳烃化合物作为结合剂的改性添加剂,制备了炭素捣打料。结果表明:两类硝基芳烃化合物添加剂对结合剂起到了催化焦化缩聚作用,在不升高结合剂软化点的基础上,明显提高了结合剂的结焦值,从而有效地提高了炭素捣打料焙烧坯的体积密度和耐压强度,改善了低温炭素捣打料的使用性能。