煤沥青基中间相沥青的制备与性能研究

发布时间：2020-06-15 10:01

【摘要】： 中间相是由平面芳烃大分子平行排列形成的一种盘状向列型液晶,是沥青类有机物向固体半焦过渡时的中间液晶状态。中间相沥青是一种由相对分子质量是370-2000的多种盘状稠环芳烃组成的聚合物。由于中间相沥青来源丰富、价格低廉、性能优异以及具有较高的炭产率等,而被广泛用于制造多种重要的高级炭材料。如超高模量炭纤维、超高功率电极用针状焦、高级氟碳材料、超高比表面积活性炭等,这些高级炭材料已经在国防、工业与生活等众多领域都发挥了巨大的作用。开展中间相沥青的合成工艺和性能研究对制备高性能炭材料具有重要的理论和实际意义。 本论文以精制煤焦油沥青为原料,采用直接热缩聚法和催化缩聚法(加无水三氯化铝AlCl3为催化剂)合成出优质中间相沥青,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、族组成的影响,并对炭化机理进行研究,得到合成中间相沥青的最佳工艺参数,作为炭材料制品的优秀前躯体。 研究表明：直接热缩聚法：反应温度在435℃下恒温5h后,得到软化点高达325℃,收率77.9%和可溶性差的部分广域中间相体。而热聚合反应在相对较低的温度400℃,反应时间为10h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。 催化缩聚法：经345℃恒温5h后,就可得到各向异性发达、中间相含量100%、软化点低(304℃),收率为83.3%的光学组织结构为广域中间相的中间相沥青；而在330℃恒温10h后,就可得到各向异性发达、中间相含量100%、软化点更低(292℃),收率为83.0%的光学组织结构全部为广域中间相。 所以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。高的热聚合温度虽然可以大大缩短中间相转化的时间,但是由于在高温下剧烈的热缩聚反应,使得体系内沥青分子过度脱氢和聚合,形成的中间相沥青的软化点和不溶物含量迅速提高。在催化剂AlCl3作用下,较低热缩聚温度和较少缩聚时间,即能制备出性能优异的中间相沥青。采用催化缩聚法,330℃恒温10h是本精制煤沥青原料合成中间相沥青最理想的工艺参数。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ522.65
【图文】：

在这个转变过程中，出现一种以缩合稠环芳香族结构为主体的液晶状态，这种液晶状的物质通常称之为中间相，中间相的形成，使缩合炭网的层状堆积有序化(如图1一2所示[’7])，最终形成三维堆垛有序结构的易石墨化炭，此三维有序结构模型是由芳环上带有环烷烃或者短烷基链的高度发达的缩合芳烃构成，较低分

当两个球体彼此接触碰撞，球体的扁平大分子层面之间相互插入，反复融并后形成整体中间相，从而制得中间相沥青，在偏光显微镜下呈现光学各向异性显微织构。其液相炭化反应过程如下图1一3所示123，24l

本文编号：2714257