高性能炭材料生产用煤沥青的研究

研究软化点在评价煤沥青聚合程度中的作用，描述热聚合改质过程中煤沥青热解缩聚行为，并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QI组分影响煤沥青热聚合改质的机理，结果表明，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。     

热聚合改质过程中煤沥青聚合程度表征的研究

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，研究了热解缩聚期间煤沥青软化点的变化规律，讨论了软化点在评价煤沥青聚合程度中的作用，并找出了热聚合改质过程中煤沥青软化点与结焦值和甲苯不溶物之间的关联性。     

对苯二甲醛对煤沥青流变性能的影响研究

为了探讨对苯二甲醛(TPA)对煤沥青流变性能的影响,采用旋转黏度计测定了煤沥青及TPA改性的煤沥青的表观黏度,研究了表观黏度与温度的关系;采用示差扫描量热法(DSC)研究了煤沥青和TPA改性的煤沥青的热行为.结果表明,TPA改性的煤沥青的黏度与温度的关系曲线呈现W型,在200～225℃之间处于低黏流区,表观黏度值约200～400 MPa.s,可以作为浸渍剂煤沥青使用;TPA改性的煤沥青在高于225℃时表观黏度值迅速上升;TPA改性的煤沥青在低黏度区域具有较低的活化能,这对煤沥青的浸渍工艺有益.图6,表2,参11.     

国内两种中温煤沥青表面性质的初步研究

本文分析了国内外近年来关于煤沥青性质及其液相碳化过程的研究结果。利用表面张力和润湿接触角的分析测定装置,分别测定了国内两种有代表性的煤沥青——武钢中温煤沥青、石家庄焦化厂中温煤沥青在不同温度下的表面张力;在用离心分离法部分除去这两种煤沥青中的喹啉不溶物后,测定了除去部分QI的沥青在不同温度下的表面张力及其与沥青中的苯不溶物固体样品的润湿接触角。运用表面物理化学的理论,对上述测定结果作了一些计算,对结果产生的原因和意义作了探讨。     

煤沥青改性中间相炭微球制备高密高强石墨的研究

为解决低粘结组分中间相炭微球(MCMB)自烧结性较差的问题,采用热分析和扫描电镜等表征方法,研究了煤沥青种类对改性MCMB粉体烧结性能及其所制备的石墨材料性能的影响.结果表明,采用溶液混合法可在MCMB粉体(D50=23μm)表面均匀包覆一层煤沥青,并显著提高了低粘结组分MCMB粉体的烧结性能.以改性MCMB粉体为原料经等静压成型、焙烧和石墨化处理所制备的石墨材料均匀致密,抗折强度明显高于以未经改性处理的MCMB粉体为原料制备的石墨材料(22MPa),并按改性用高温沥青、改质沥青和中温沥青的顺序依次升高,分别为27.7 MPa、42.7 MPa和56.9 MPa.     

3种煤沥青炭微观结构及其性能的对比研究

将高温煤沥青、中温煤沥青、浸渍剂沥青在常压下炭化,经2 300 ℃石墨化处理,制备3种煤沥青炭.利用扫描电子显微镜(SEM)观察煤沥青炭的显微结构;采用X射线衍射法(XRD)检测煤沥青炭的石墨化度;通过氮吸附法测定煤沥青炭的比表面积(SBET);采用热重(TG/DTG)分析手段测试并分析煤沥青炭的氧化性能.研究结果表明:煤沥青的族组分影响煤沥青炭的形貌,喹啉不溶物含量低有利于流线型结构的形成;高温煤沥青炭微观结构主要以流线型和镶嵌型为主,中温煤沥青炭和浸渍剂沥青炭以流线型为主,但浸渍剂沥青炭流线型结构取向性好;煤沥青炭中含有流线型结构越多,则其石墨化度越高,比表面积越低;煤沥青炭的氧化失重主要发生在700～900 ℃,浸渍剂沥青炭的抗氧化性能最好.     

复合改性炭沥青稳定性研究

将两种软化剂分别掺入煤沥青,制得软化煤沥青,再与石油沥青混合,经SBS改性后得到复合改性炭沥青.采用四组分分析法和胶体不稳定指数(Ic)研究复合改性炭沥青的胶体稳定性.结果表明,加入适量的软化煤沥青能够增加复合改性炭沥青中沥青质含量,减少饱和分含量,同时达到调节芳香分和胶质含量的作用,使复合改性炭沥青的四组分含量分布合理.所制复合改性炭沥青的Ic值较低,胶体体系稳定.     

助磨剂对煤沥青磨矿动力学的影响

为制备煤沥青水浆清洁燃料,必须研究适合于煤沥青颗粒的湿法磨矿工艺.在试验室球磨试验的基础上,建立了煤沥青在MC(萘系磺酸盐)、AzMN(自制的改性α-甲基萘磺酸盐甲醛缩舍物)两种助磨剂作用下的磨矿动力学方程式.通过煤沥青在不同助磨剂条件下的粒级分布率比较,分析了煤沥青的研磨特性,确定了煤沥青水浆制备的磨矿工艺参数.研究结果表明:添加助磨剂可以明显提高煤沥青颗粒的磨矿效果,合成的AZMN对于煤沥青的助磨效果优于MC助磨剂.     

炭阳极用煤沥青改性研究

在筛选单组分有机改性剂的基础上,采用由单组分有机改性剂和无机增炭剂组合的多组分改性剂对煤沥青进行改性实验.研究结果表明:与普通煤沥青相比,在160～175℃时,添加质量分数为2.0%~2.5%油酸和石墨粉或者添加1.0%~1.5%邻苯二甲酸二丁酯和石墨粉可以降低煤沥青的黏度至31～190 mPa.s,其高温结焦值与对比沥青的接近;多组分改性沥青结构组成基本不变,软化点下降3-9℃.     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

煤焦油沥青改质生产碳材料

介绍了煤焦油沥青的组成,阐述了煤焦油沥青在碳材料生产中的作用,分析了煤焦油沥青改质的必要性,探讨了煤焦油沥青改质的方法。     

煤沥青热解缩聚行为的研究

通过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。     

氟化物对煤沥青炭化产物性能和结构的影响

以煤沥青为原料,通过添加不同含量的氟化物对煤沥青进行改性处理,采用TG、CO2反应性以及XRD和SEM分析对改性沥青焦进行表征。结果表明,氟化物有效地改善了炭化产物沥青焦的显微结构,使改性沥青焦更加致密,并在一定程度上改变了沥青焦的氧化行为,从而明显提高沥青焦的抗氧化性能。相对未改性沥青焦,氟化物改性沥青焦CO2反应性降低了47%～74%。     

中间相碳微球的制备与性能

以高温煤沥青为原材料,研究了用热缩聚法和硅油一煤沥青悬浮液法制备中间相碳微球．采用扫描电镜、偏光显微镜和粒度分析仪等表征手段对其进行表征分析．控制反应条件在380℃,5h,660r／min,1．0MPa,选用甲苯作为分离溶剂．研究结果表明,采用硅油作为热分散介质可使煤沥青的聚合反应在乳液中进行;所制备的MCMB的形貌更好,粒度分布更加均匀．     

Preparation and Morphological Study of Coal-tar-based Carbon Foam

A novel process for fabricating coal-tar pitch derived carbon foam was introduced. The coal-tar based mesophase pitch was characterized by Infrared Spectrum and Wide Angle X-ray Diffraction. Scanning Electron Microscope was used for the morphological study of carbon foam. The results showed that the pitch foam with pores of 300 -500 μm and low density of 0.2-0.5 g/cm^-3 could be successfully fabricated and further carbonized and graphtized to obtain a novel carbon foam     

阳离子蔗渣半纤维素的合成及表征

以从蔗渣中提取的半纤维素为原料、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为阳离子试剂、乙醇/水为反应介质,通过季铵化反应制备了阳离子蔗渣半纤维素聚合物.通过改变反应条件合成了一系列水溶性好、取代度在0.002~0.02之间的阳离子半纤维素.采用傅立叶红外光谱和13C核磁共振表征了改性半纤维素的结构,并利用凝胶渗透色谱检测了改性前后半纤维素的相对分子质量,发现改性后半纤维素的相对分子质量有所降低.最后利用同步热分析仪测定了改性前后半纤维素的热稳定性,发现改性后半纤维素的热稳定性下降.     

改性纳米钐/铋/乙烯基酯辐射屏蔽复合材料的制备及性能验证

面对现代辐射防护提出的轻量化和无铅化要求，聚合物基屏蔽材料愈发受到重视。本文将改性后的纳米氧化钐（nanoSm2O3）和纳米氧化铋（nanoBi2O3）作为屏蔽填料，通过原位聚合法制备了改性纳米钐/铋/乙烯基酯辐射屏蔽复合材料（M-nanoSm2O3/M-nanoBi2O3/vinyl ester, SBV）。采用红外光谱和X射线衍射对改性前后的纳米填料进行了表征，通过热重分析、力学性能测试、断面扫描及伽马射线和热中子屏蔽性能测试研究了填料含量对复合材料性能的影响。结果表明，添加改性纳米填料能够显著增强复合材料的热稳定性能和屏蔽性能，但过量添加会严重破坏复合材料的力学性能。综合考虑，掺杂量为30 wt%时，复合材料综合性能最佳，兼并无铅、低比重和高屏蔽性能的特点，有望成为应用于混合辐射场中的屏蔽材料。     

沥青物性的虚拟组分法表征及模拟

煤焦油沥青的实沸点(TBP)数据是煤焦油分离工艺模拟研究的重要基础依据。由于缺乏相关的蒸馏实验基础数据,将文献中煤焦油沥青热重分析数据转换为实沸点数据,采用石油化工中的虚拟组分概念表征沥青组分的基础物性,并以此为依据,用Aspen Plus对煤焦油分离进行工艺模拟研究,模拟结果与实际情况吻合良好。