分析煤瀝青的改性及其機理研究進展

1、<p>　　分析煤瀝青的改性及其機理研究進展</p><p>　　摘要：煤瀝青具有價格低廉、資源豐富等優(yōu)勢，但仍存在殘?zhí)柯实偷缺锥?，要想對這些弊端進行改善，必須通過改性來實現(xiàn)，文章對改性瀝青的制備方法以及近段時間國外以及國內(nèi)改性煤瀝青的發(fā)展狀況作了簡要的介紹，并且深入探討了其機理。但是由于煤瀝青的組合較為復(fù)雜，所以并不能切實知道其真正的反應(yīng)機理，我們只能根據(jù)相應(yīng)的測試結(jié)果對其提出可能的改性機理。 <

2、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：煤瀝青 機理 改性 </p><p>　　碳材料是指選用無定型碳或者石墨作為主要的原料，輔以其他原料通過特殊的生產(chǎn)工藝，進而制出的無機非金屬材料。碳材料發(fā)展至今，其種類越來越多，綜合性能相比從前也非常優(yōu)異，被廣泛地應(yīng)用于冶金、航空航天、機械和半導(dǎo)體等工業(yè)領(lǐng)域。研究高性能、低成本的碳材料，已經(jīng)逐漸受到了國際范圍內(nèi)的普遍關(guān)注。研制高性能、低成本的碳材料的關(guān)鍵在于研制綜合

3、性能優(yōu)良的基體前驅(qū)體。文章主要介紹了煤瀝青的性質(zhì)、種類以及組成，對改性煤瀝青的制備方法以及國內(nèi)外改性煤瀝青的發(fā)展情況作出了深入的探討。 </p><p><b>　　一、煤瀝青的性質(zhì) </b></p><p>　　煤瀝青的全稱是煤焦油瀝青，是煤焦油蒸餾以后提取餾分以后的殘留物體。煤焦油是生產(chǎn)民用煤氣時作為煤高溫干餾的副產(chǎn)物或者生產(chǎn)煉鐵用冶金煤得到的。它是煤焦油加工中分

4、離出的產(chǎn)品，根據(jù)蒸餾條件的不同，其產(chǎn)率通常在50%以上，煤瀝青在常溫狀態(tài)下為黑色固體，沒有固定的熔點，呈現(xiàn)出玻璃性狀，在受熱之后軟化進而熔化，在金屬冶煉、碳素工業(yè)、耐火材料、道路建筑以及建材行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。 </p><p><b>　　二、煤瀝青的組成 </b></p><p>　　其實，煤瀝青的組成極為復(fù)雜，它是多種組成的共熔混合物體，現(xiàn)已經(jīng)查明，其中的化合物

5、大概有70多種，絕大部分為三環(huán)以上的多環(huán)芳烴，其中還有氧、氮、硫等元素的雜環(huán)化合物以及少量的高分子碳素物質(zhì)。在這些化合物中，約有一半帶有甲基、酚羥基、亞氨基、苯基等，瀝青組成與煉焦煤的性質(zhì)和雜原子的含量密切相關(guān)，其還受到了煤焦油蒸餾條件以及煉焦工藝制度的影響，與其他物質(zhì)相比較，煤瀝青價格低廉、資源豐富、流動性高、含碳量高以及易石墨化，這些優(yōu)點決定了煤瀝青被常常用來作為碳材料的基本前驅(qū)體。 </p><p>　　基

6、于煤瀝青化學(xué)組成的復(fù)雜程度，我們常常用溶劑組分的分析方法對它的特征加以分析，煤瀝青可以分離為若干具有相似物理、化學(xué)性能的芳香族化合物，選擇不同溶解能力的溶劑對煤瀝青進行溶劑抽提，就可以把煤瀝青分為不同的組分，了解了這些，即可在一定程度上對煤瀝青的組成情況產(chǎn)生一定的了解。 </p><p>　　三、煤瀝青的幾種類型 </p><p>　　煤瀝青的種類繁多，普通煤瀝青產(chǎn)品包括高溫瀝青、中溫瀝青

7、以及低溫瀝青，高溫瀝青與改質(zhì)瀝青極為相似，它是普通煤瀝青類型中的高級產(chǎn)品，改質(zhì)瀝青與高溫瀝青的不同在于：改質(zhì)瀝青除了軟化點與高溫瀝青相似，還對瀝青組分含量和結(jié)焦值有具體要求，而高溫瀝青僅僅對于軟化點有要求，所以改質(zhì)瀝青在對質(zhì)量品級和對煤瀝青的結(jié)構(gòu)組成要求上較為苛刻，而這些要求則是針對碳材料的生產(chǎn)需求進行科學(xué)設(shè)定的。 </p><p>　　當(dāng)前煤瀝青資源的效益以及加工水準對整個煤焦油的加工起到關(guān)鍵的作用。在國內(nèi)，很

8、多的煤焦油加工企業(yè)，基本不再對瀝青進行加工，而其價格常常低于原料焦油，這勢必導(dǎo)致煤焦油加工企業(yè)的效益不佳，有的企業(yè)甚至虧損。由此可見，如何對煤瀝青進行科學(xué)的深加工，從而提高產(chǎn)品的附加值是煤焦油加工行業(yè)的重要課題 </p><p>　　四、改性煤瀝青的制備技術(shù) </p><p>　　煤瀝青的改性技術(shù)包括真空閃蒸、水蒸氣蒸吹、加氫、回配、共碳化、空氣氧化和化學(xué)催化等工藝。此外，我們可以通過添加

9、改性劑，從而達到對瀝青改性的基本目的。目前，在煤瀝青中添加化學(xué)活性劑是煤瀝青改性的主要趨勢。因為化學(xué)活性劑既可以存進煤瀝青發(fā)生分子交聯(lián)，又可以阻止碳化過程中小分子組分的揮發(fā)，進而達到提高煤炭青殘?zhí)柯屎吞岣邽r青殘?zhí)柯实母灸康?。但如果交?lián)過度就會產(chǎn)生大平面狀分子甚至近乎體狀交聯(lián)，大大影響了煤瀝青的流變性能，阻礙了中間相的發(fā)展，對其石墨化性能會產(chǎn)生諸多不利影響。具體其改質(zhì)處理的方法為以下幾種： </p><p>　　

10、1.氧化法，這種方法主要是在一定的環(huán)境下，對其通入空氣使瀝青產(chǎn)生氧化，采用該法優(yōu)點在于：可以使殘化率最大化，而且具有較好的流變性能，添加硫則會使殘?zhí)柯蔬M一步增加。但需要強調(diào)的是，如若氧的含量大于7%，會導(dǎo)致中間相的轉(zhuǎn)化完全被抑制，而獲得石墨化焦炭，加入硫會使瀝青產(chǎn)生過度的交聯(lián)，使軟化點獲得較大幅度的提高，一旦硫的含量增加到了10%，所得到的碳也不能石墨化。因為氧化法制出的改質(zhì)瀝青具有相對較高的軟化點，而且工藝相對陳舊，很難生產(chǎn)出合格的電

11、極用瀝青，目前已經(jīng)很少采用。 </p><p>　　2.熱聚合法，此法采用焦爐煤氣對間歇式瀝青加熱爐直接加熱，對其導(dǎo)入中溫瀝青，在加壓釜內(nèi)以規(guī)定的壓力和400攝氏度的高溫加熱5小時，蒸氣全部回流，避免其跑出釜外，之后用閃蒸塔進行閃蒸，將低沸點的物質(zhì)進行快速導(dǎo)出，采用該法通過熱處理和加壓以后的瀝青β樹脂含量得到明顯升高。其軟化點相對較低，質(zhì)量的各個指標較好。 </p><p>　　關(guān)于改性煤

12、瀝青的制備方法還包括加壓熱聚處理法、G-T法、減壓熱聚法等，在這里就不做一一介紹了。 </p><p>　　五、研究改性煤瀝青的進展 </p><p>　　在最近幾年，國內(nèi)外關(guān)于改性煤瀝青的研究很多，并取得了一定的成果，一些專家對本二甲醛對煤瀝青進行了改性，研究了改性瀝青的熱行為以及粘度與溫度的關(guān)系，結(jié)果證實，本二甲醛改性瀝青的粘度和溫度呈現(xiàn)出一定的關(guān)系，可以作為浸漬劑煤瀝青使用。他們還用

13、樹脂對煤瀝青進行了改性，并研究其碳化行為所得的半焦光學(xué)結(jié)構(gòu)，該法對瀝青的改性所得的焦光學(xué)結(jié)構(gòu)得到了顯著提高。 </p><p><b>　　六、結(jié)論 </b></p><p>　　我國對改性瀝青的研究仍處在探索階段，承擔(dān)這一工作的多數(shù)為一些科研單位和高等院校，產(chǎn)業(yè)和研究仍然存在著脫節(jié)現(xiàn)象，這就導(dǎo)致我國的工業(yè)化的實際應(yīng)用相比國外存在一定的差距，此外我國改性瀝青的生產(chǎn)設(shè)備

14、相對滯后，缺乏競爭力，所以對改性瀝青反應(yīng)原理的研究，是當(dāng)前需要重點解決的問題。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]郭彥文，秦英月，呂永康等，煤在新型炭材料制備中的應(yīng)用[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2005，28（3）：93. </p><p>　　[2]何玉秀，各種用途電極瀝青的生產(chǎn)[J]，燃料與化工，2003（6