煤瀝青為原料制備高性能無黏結(jié)劑炭材料

采用交聯(lián)合成法,以煤焦油為原料,多聚甲醛為交聯(lián)劑,在酸性催化劑對甲苯磺酸的作用下制備煤焦油瀝青樹脂。采用正交試驗(yàn)法研究了交聯(lián)劑量、催化劑量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對合成煤焦油瀝青樹脂的影響。結(jié)果表明,增加交聯(lián)劑量和催化劑量可以起到降低反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時間的效果;煤焦油瀝青樹脂的軟化點(diǎn)、結(jié)焦值和黏結(jié)強(qiáng)度等指標(biāo)均隨反應(yīng)溫度升高和反應(yīng)時間延長而明顯增加。

選擇兩類具有相近流變性能的黏結(jié)劑瀝青和浸漬劑瀝青,模擬炭材料的微孔分布測定了兩類瀝青的滲透率,對比研究了浸漬劑瀝青和黏結(jié)劑瀝青的滲透性能差異。結(jié)果表明,浸漬劑瀝青的滲透性能遠(yuǎn)優(yōu)于黏結(jié)劑瀝青,浸漬劑瀝青的滲透率為黏結(jié)劑瀝青相應(yīng)值的3.54~22.13倍,兩類煤瀝青的滲透性差異是由于其qi含量不同造成的,浸漬劑瀝青極低的qi含量(0.2%以下)大大降低了煤瀝青向多孔濾材中的滲透阻力,為提高浸漬效果創(chuàng)造了有利條件。

以改質(zhì)煤瀝青為原料,采用koh活化法制備活性炭。探討了堿炭比、炭化時間、活化溫度、活化時間等對活性炭吸附性能的影響。結(jié)果表明,制備改質(zhì)煤瀝青基活性炭的最佳條件為:堿炭比為4,炭化時間為45min,活化溫度840℃,活化時間140min,在此條件下,制得改質(zhì)煤瀝青基活性炭的碘吸附值為1152.8mg/g。

煤瀝青流變性能對炭材料生產(chǎn)影響極大,煤瀝青流變性能的合適調(diào)節(jié)及相應(yīng)工藝參數(shù)的優(yōu)選對于提高炭材料質(zhì)量有著重要的作用。文章討論了混捏、成型、焙燒和浸漬過程中影響煤瀝青流變性能的因素,分析了工藝參數(shù)變化對煤瀝青流變性能的調(diào)節(jié)作用,提出了改善煤瀝青流變性能的措施。

傳統(tǒng)煤焦油基制備柱狀活性炭粘結(jié)劑存在成本高、污染嚴(yán)重、質(zhì)量不穩(wěn)定等諸多問題,文章將煤瀝青和膨化淀粉復(fù)配為新型粘結(jié)劑,以無煙煤為原料制備柱狀活性炭。采取正交試驗(yàn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案,研究活化溫度、炭化溫度、活化時間、炭化時間與水蒸氣通量對柱狀活性炭強(qiáng)度、碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值以及收率的影響,并利用熱重分析儀考察了粘結(jié)劑的熱性能。結(jié)果表明:制備柱狀活性炭的最佳工藝參數(shù)為:活化溫度850℃,炭化溫度600℃,活化時間300min,炭化時間60min,水蒸氣通量0.2ml/min,其碘吸附值達(dá)到1241.1mg/g,亞甲基藍(lán)吸附值高達(dá)159.5mg/g,強(qiáng)度為75.2%,收率38.9%,說明新型粘結(jié)劑可制備出符合要求的凈化用柱狀活性炭。

瀝青原料對于炭素材料性能有重要的影響,本文介紹了炭材料用前驅(qū)體煤瀝青的改性方法,對改性機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)描述,指出了目前煤瀝青改性存在的問題以及未來發(fā)展的趨勢。

本文主要研究了碳瀝青的改性,探討了不同質(zhì)量比的石油瀝青/煤瀝青對于碳瀝青改性性能的影響,同時研究了不同用量的芳烴油、sbs對改性碳瀝青性能的影響.研究結(jié)果表明,石油瀝青和煤瀝青的比例在一定范圍內(nèi),使改性碳瀝青的延度等指標(biāo)完全滿足sbs1-c標(biāo)準(zhǔn).當(dāng)石油瀝青與煤瀝青的質(zhì)量比為60/20時,其綜合性價比達(dá)到最佳值.研究還發(fā)現(xiàn),對于本改性體系,芳烴油和sbs的用量對于碳瀝青的改性有較大的影響.

煤瀝青建筑材料

以煤瀝青為原料,應(yīng)用納米二氧化硅模板法制備中孔活性炭,并考察焦模比、堿碳比以及活化溫度對活性炭孔結(jié)構(gòu)和收率的影響。結(jié)果表明,所得活性炭試樣孔徑分布最大值與模板劑孔徑尺寸相吻合。在焦模比為2∶1、堿碳比為4.5∶1、活化溫度為850℃時,所制活性炭總比表面積為1729m2/g,其中中孔比表面積為1702m2/g,占總比表面積的98.43%。

煤瀝青基中間相瀝青的制備研究

采用竹炭、硅藻土和粘土為原料,通過干壓成型-高溫?zé)煞ㄖ苽涑鲆环N用于內(nèi)墻裝飾的含炭建筑材料,分析了竹炭/硅藻土質(zhì)量比及燒成溫度對含炭建筑材料的物化性能、物相組成及顯微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,竹炭、硅藻土和粘土三種原料復(fù)合可以制備較高氣孔率、較高強(qiáng)度的含炭建筑材料,其物相主要為石英相與莫來石相,呈現(xiàn)規(guī)則孔道結(jié)構(gòu);在竹炭/硅藻土質(zhì)量比為15/60,燒成溫度為1150℃時,含炭建筑材料具有較好的綜合性能,其破壞強(qiáng)度可達(dá)459.7n,吸水率10.55%,顯氣孔率18.4%,達(dá)到國標(biāo)gb/t4100-2006附錄l中對bⅲ類陶質(zhì)磚的性能要求,而且該材料的比表面積達(dá)到34.86m2/g,遠(yuǎn)紅外輻射率達(dá)到0.904,具備遠(yuǎn)紅外及吸附等功能,有望成為一種新型的室內(nèi)功能裝飾材料。

煤瀝青流變性和煤瀝青對炭素骨料焦浸潤性的研究

煤瀝青的流變性是影響?zhàn)そY(jié)劑對骨料浸潤性的重要指標(biāo),研究煤瀝青的流變性,對制定混捏條件,保障糊料和炭素制品的質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。本文主要研究了煤瀝青對炭素骨料石油焦(無煙煤)的浸潤性及瀝青的流變性能,探討了煤瀝青的黏度與軟化點(diǎn)、喹啉不溶物之間的關(guān)系,最終找到了炭素材料在混捏過程中最佳混捏的黏度范圍,這對提高鋁用炭素材料質(zhì)量,降低陽極消耗,延長鋁電解槽壽命將起到積極的推動作用。

1中溫改質(zhì)瀝青我國將煤瀝青一般分為低溫瀝青(軟化點(diǎn)為30～75℃,又稱為軟瀝青)、中溫瀝青(軟化點(diǎn)為75～95℃)、高溫瀝青(軟化點(diǎn)為95～120℃,又稱為硬瀝青)和改質(zhì)瀝青(軟化點(diǎn)為105～120℃)。gb/t2290—1994規(guī)定石墨電極生產(chǎn)用中溫瀝青的質(zhì)量指標(biāo):軟化點(diǎn)為80～90℃,甲苯不溶物含量為15%～25%,灰分不大于0.3%,水分小于5%,揮發(fā)分為58%～68%,喹啉不溶物含量小于10%;其他炭材料生產(chǎn)用中溫瀝青的質(zhì)量指標(biāo):軟化點(diǎn)為75～95℃,甲苯不溶物含量小于25%,灰分不大于

三種改性煤瀝青的性能及其炭化行為對比 (2)

通過煤瀝青甲苯可溶性組分與聚碳硅烷共混合低溫裂解引入具有抗氧化性的si雜原子,制備si摻雜煤瀝青在氬氣氛中經(jīng)過900℃處理得到炭化產(chǎn)物。采用ft-ir、xrd、sem和tg-dsc手段對si摻雜瀝青炭化產(chǎn)物氧化前后抗氧化性能進(jìn)行表征。研究表明:經(jīng)過900℃處理得到的炭化產(chǎn)物β-sic以微晶形式存在,其在900℃氧化后生成的sio2不能有效地愈合氧化后產(chǎn)物表面的裂紋。該炭化產(chǎn)物在低于950℃氧化時,該炭化產(chǎn)物抗氧化性相對較弱,在950-1500℃溫度范圍氧化時,其抗氧化性相對較強(qiáng)。

以mgo為模板,采用低軟化點(diǎn)(27℃)各向同性瀝青為炭材料前驅(qū)體,采用程序升溫一步炭化法制得了系列中孔炭材料。采用乙酸鎂和檸檬酸鎂為mgo的前驅(qū)體,瀝青與mgo前驅(qū)體按照不同質(zhì)量比混合,混合比例以得到的mgo為計算基準(zhǔn)。采用低溫n2吸附測得炭材料的比表面積和孔徑分布,采用透射電鏡觀察炭材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明,兩種前驅(qū)體與瀝青混合得到的炭材料比表面積均隨mgo/瀝青質(zhì)量比例的增加呈線性增加趨勢,檸檬酸鎂體系中mgo/瀝青質(zhì)量比為8/2時最高比表面積達(dá)到1295m2/g,隨mgo/瀝青質(zhì)量比的不同分別在2.5nm和5nm處有集中的孔分布;乙酸鎂體系制得的炭最高比表面積也達(dá)到1199m2/g,并且在5nm和12nm處有集中的孔分布。

將自制的煤瀝青粉添加到重油中制得漿體燃料煤瀝青油漿,對成漿性和流變性的影響規(guī)律進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,在相同溫度下,煤瀝青油漿的表觀黏度隨煤瀝青粉添加量的增加而增大,剪切速率相同時黏度隨溫度的升高而減小.添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)制得的煤瀝青油漿在同一剪切速率下的黏度隨溫度的升高而減小,且隨溫度的升高黏度減小趨勢逐漸變小,當(dāng)煤瀝青粉添加量≤12%時,煤瀝青粉添加量對煤瀝青油漿的流變性影響較小.隨著煤瀝青粉添加量的增加,煤瀝青油漿的低位發(fā)熱量稍有下降,但降低幅度較小.

以煤全組分族分離所得的瀝青質(zhì)族組分為新型前軀體材料，采用浸漬法在陶瓷支撐體上涂膜，再經(jīng)干燥和炭化制備出陶瓷一炭復(fù)合膜，并主要考察了成膜條件對其性能的影響。結(jié)果表明：隨著瀝青質(zhì)溶膠濃度、涂膜次數(shù)和浸漬時間的增加，復(fù)合膜孔隙率和水滲透率降低，對fe（oh）。膠體截留效果增強(qiáng)；適當(dāng)提高涂膜液溫度和干燥溫度，也能使復(fù)合膜更致密均勻，改善其孔結(jié)構(gòu)和分離性能；根據(jù)對fe（oh）。的截留結(jié)果，得到的最佳制備條件為：瀝青質(zhì)溶膠濃度為336．7g／l，浸潰涂膜2次，浸漬時間為35min，涂膜溫度為5s℃，干燥溫度為80℃。

常溫下(25℃)使用自行設(shè)計的萃取裝置對煤焦油進(jìn)行分步萃取,所得輕質(zhì)組分經(jīng)過柱層析多級分離,使用氣相色譜(gc)和氣質(zhì)聯(lián)用(gc/ms)歸類分析煤焦油中的主要化合物,分離出萘、菲、蒽、熒蒽、芘和醋芳烯等化合物純品.所得重質(zhì)組分經(jīng)反萃取去除小分子后,通過r-134蒸發(fā)器裝置制備優(yōu)質(zhì)煤瀝青,并使用紅外光譜儀(ft-ir)分析其結(jié)構(gòu)特性.

通過tg對煤瀝青和煤瀝青/炭黑復(fù)合物熱失重過程的研究,分析了兩類煤瀝青物料的熱解縮聚特征,并對煤瀝青和煤瀝青/炭黑復(fù)合物的熱解縮聚行為進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,煤瀝青/炭黑復(fù)合物中煤瀝青熱解揮發(fā)過程不同于煤瀝青,炭黑的添加使煤瀝青易發(fā)生縮聚反應(yīng),有利于煤瀝青稠環(huán)芳烴分子縮聚成焦,從而有效地提高了煤瀝青的成焦率。

通過不同改性劑的復(fù)合使用來降低煤瀝青的毒性,并考察其路用性能,采用紫外分光光度計分析有毒物質(zhì)的含量,并對處理后煤瀝青的高低溫性能及溫度敏感性進(jìn)行了分析.結(jié)果表明,處理后煤瀝青中的高致癌物苯并[a]芘有很大程度的降低,降低率最大為85.22%,煤瀝青的高低溫性能尤其是低溫性能得到很大改善,對溫度的敏感度也有所下降.