中间相沥青及其应用研究进展 摘要：中间相沥青的各种优异性能使其成为制备许多高级功能材料的优质前驱体，并在高新材料领域得到越来越多的重视。本文简述了国内外中间相沥青的发展历程，介绍了其性质、形成机理以及多种中间相沥青基炭素材料的研究现状，并展望了中间相沥青的应用及发展方向。 关键词：中间相沥青；形成机理；性能 Abstract： Key words： 引言 按照传统理论，中间相的概念可以解释为：一般物质若以晶体状态存在则呈现光学各向异性，以液体状态存在则呈现光学各向同性。但是，有一类物质在从晶体转变为液体过程（或逆过程）的中间阶段，能呈现为一种光学各向异性的混浊流体状态，既是液体形态同时又具有晶体光学各向异性特征，结晶学中称之为液晶，物相学中则称之为中间相[1]。中间相沥青(液晶相沥青)是一种由相对分子质量为370~2000的多种扁盘状稠环芳烃组成的混合物。 一般认为，1961年Tayler在澳大利亚研究煤焦化时发现了光学各向异性中间相小球。1965年，他和Brooks [2]对中间相球体的微观结构、形成机理进行了研究，并首次解释了各向同性沥青向各向异性沥青转化的过程。这为液相炭化的研究和炭素行业的发展揭开了新的篇章，同时也为制备高性能新型炭材料奠定了基础。在50年的发展历程中，中间相沥青作为一种典型的碳质中间相原料，由于它来源广泛，性能优异、价格低廉、较高的炭产率和可加工性强等优点而被公认为是高级功能炭材料的优秀前驱体，比如针状焦、中间相沥青基炭纤维、中间相沥青基泡沫炭、中间相沥青基电极材料、中间相沥青基炭/炭复合材料等。这些功能性材料将在国防工业、航空航天、尖端科技、日常生活等领域发挥巨大的作用。我国在此领域的研究起步较晚，但天津大学、大连理工大学、北京化工大学和中科院山西煤炭研究所等单位做了大量的工作，并取得了可喜的进展。本文介绍了中间相沥青的性质及其制备原料、以及中间相的形成机理，并就国内外几种中间相沥青基炭材料的研究现状进行了综述。 1.中间相沥青的性质及其制备原料 中间相沥青是由重质芳烃类物质在热处理过程中生成的一种由圆盘状或者棒状分子构成的向列型的液晶物质，其原料可以是煤焦油沥青、石油沥青和纯芳烃类物质以及它们的共混体[3-5]。
沥青及其制备方法 导电沥青混凝土及其制备方法 一种导电沥青混凝土及其制备方法，该混凝土由粗集料、细集料、矿粉填料、沥青和混凝土量10～20％wt的导电材料石墨粉或者碳纤维、钢纤维组成。其制备方法是将集料加热至170℃和170℃液态沥青拌和，然后加入矿粉拌和，再加入钢纤维或碳纤维拌和均匀后采用马歇尔击实法将钢纤维导电沥青混凝土两面各击75次，或者采用轮碾法成型，往返碾压16～20次，或者采用旋转压实法根据具体情况选择旋转压实次数。石墨导电沥青混凝土的制备是将170℃热态沥青加入石墨粉或碳纤维拌和均匀后，与加热到170℃的集料拌和，再加入矿粉填料拌和均匀，其击实成型类似钢纤维导电沥青混凝土。本发明改善了沥青路面的电学性能，同时可以改善其路用性能，满足其在沥青路面冬季融雪化冰、路面损坏检测、公路交通智能化管理应用要求。 制备温泡沫混合沥青组合物的方法和体系 本发明描述了一种制备温混合沥青组合物的方法，该方法通过将粒状集料材料和软粘合剂进行混合，然后再向其中加入硬粘合剂来完成。硬粘合剂加入混合粒状集料材料前通过发泡过程制成泡沫。在此也公开了制备温混合沥青组合物的体系，该体系包含了加热和干燥集料组分的干燥鼓，混合沥青组分的混合机和混合物储存仓，该体系也包括了将硬粘合剂在引入混合机前制成泡沫的泡沫生产设备。 道路增强板,增强沥青铺设路的结构及其铺设方法 提供一种包含一增强板层(1A)和路面层(22)的铺设路，其中所述的增强板层(1A)包括一沥青层(2)，该沥青层(2)至少碾压到增强板(1)的一面上，所述增强板(1)包含了用连续性玻璃纤维作为增强纤维，用热塑性树脂浸渍的复合材料，其中连续性玻璃纤维的体积含量不低于30％，不高于85％。这种铺设路显示出了对凹陷和裂缝的极其卓越的抑制性，因此使得用厚度较薄的沥青来铺设薄层表面(薄层路面)成为可能。 脱除石油渣油中高软化点沥青的溶剂萃取工艺及其设备 一种脱除石油渣油中高软化点沥青的溶剂萃取工艺及其设备，采用碳原子数较高的轻烃(戊烷或戊烷馏分)作溶剂，以获得较高收率的脱沥青油(DAO)。溶剂按一定的比例和渣油混合后，进入萃取塔分离得到脱沥青油相和沥青相，沥青相通过直接节流快速膨胀方法，使高软化点沥青喷雾分散为固体微粒，在特殊的气固分离器中实现沥青与溶剂分离。本发明流程科学、简化，投资低，对不同的减压渣油脱沥青油(DAO)收率可达70％-90％以上，脱沥青油可根据需要作为催化裂化原料或加氢裂化原料。而且沥青微粒不必粉碎即可直接输送，作为固体燃料或掺水乳化燃料的原料。本发明可广泛用于石油重质油深度加工领域。 石油重质原油或沥青可溶性包装材料 本发明是一种石油重质原油或沥青的可溶性包装材料。它由公知材料聚苯乙烯泡沫塑料配以聚乙烯醇水溶液胶体制成。制造方法是将聚苯乙烯通过热塑法按25升容积模具制出框体，再在其内壁涂抹或喷洒上聚乙烯醇胶体，并用聚乙烯醇胶体溶液作为不沾液对高温出料的重质原油或沥青进行降温、分装，然后用聚氯乙烯编织袋或打带机打带加固，增强其承重力而成。聚乙烯醇胶体的制法是用1分聚乙烯醇配9分水煮成，适用温度是98℃。这种可溶性包装材料一改过去靠铺设管线或罐车加温输送，储油罐保温储存这些物料的旧工艺。它解决了高粘高凝物料更便捷，适用的包装储运问题，降低成本，节约能源，减少污染，极具实用价值。 颗粒材料的沥青涂敷 一种用沥青涂敷颗粒材料的设备，该设备包括具有挡板或折流板(4)的室(2)，一个颗粒材料
中间相沥青碳微球的制备 姓名：张雪萍 学号：201202020322 班级：2012级化药3班 学院：材料与化学化工学院
中间相沥青碳微球的制备 张雪萍成都理工大学材料与化学化工学院摘要：本文将采用热缩聚法制备中间相沥青碳微球，往煤焦油沥青中加入一次QI，可促进中间相小球的快速生成并防止其融并，提取时采用四氢呋喃做溶剂，能得到可以得到球形度好、收率高、中间相含量高的中间相炭微球。 关键词：煤焦油沥青碳微球制备 1 引言 中间相碳微球（MCMB）由于具有层片分子平行堆砌的结构，又兼有球形的特点，球径小而分布均匀[1]，已经成为很多新型炭材料的首选基础材料，如锂离子二次电池的电极材料、高比表面活性炭微球，高密度各向同性炭一石墨材料、高效液相色谱柱的填充材料[2]。制备收率高球型好的MCMB成为近几年研究的热点。MCMB的制备方法主要有热缩聚法、乳化法、悬浮法[1,6]。但乳化法和悬浮法由于工艺复杂，应用有限。热缩聚法缩聚法具有工序简单、制备条件容易控制、易实现连续生产等优点，但由于热缩聚法在反应过程中发生小球体融并现象从而使得小球的尺寸分布宽且粒径不均匀，从而限制了中间相碳微球的收率[3]。 热缩聚法是是通过直接热处理使稠环芳烃原料首先缩聚形成中间相小球，然后采用适当的手段将小球从母液沥青中提取出来[4]。在该法制备中间相炭微球过程中, 影响MCMB 质量和产量的热缩聚条件主要有升温速率、恒温时间、恒温温度、搅拌速度以及力场、磁场
等, 其中温度和时间是最主要的影响因素[5]。反应恒定温度对制备MCMB 的影响最大, 随温度升高, 中间相小球体收率明显增加。 2 实验部分 2.1实验原料 以煤焦油沥青为原料，外加物为一次QI，以四氢呋喃（化学纯）作为提取微球时的分离溶剂。 2.2反应步骤 将煤焦油沥青料装入一定容量的反应釜中,外加一定量的一次QI，密封以隔绝空气, 然后在纯N2保护下以一定的升温速率升到250℃，加热搅拌1h，将体系压强增大到30Mpa，将温度升到600℃，在该温度下持续搅拌一段时间后，自然冷却至室温，得到中间相沥青。选择四氢呋喃作溶剂分离，对所得中间相沥青作多次进行溶剂分离处理，采用过滤方法从四氢呋喃溶液中分离出来,并用苯冲洗。 2.3 分析方法 2.2.1 形貌分析 采用扫描电镜主来对合成的碳微球进行形貌分析，观察样品的形态，主要观察中间相碳微球的形貌以及球体球径的大小，得到电镜下CMBC的形貌图。 2.3.2 粒度分析 利用激光光度仪测量碳微球的散射角，利用激光衍射法，来计算CMBC的粒径大小，绘制中间相碳微球的球径分布曲线图。
硅酸盐学报 · 1158 ·2012年 中间相沥青纤维氧化增重过程 叶崇，陈石林，李维维，费又庆 (湖南大学材料科学与工程学院，长沙 410082) 摘要：采用热重分析跟踪模拟中间相沥青纤维的氧化稳定化过程，研究升温速率、氧化终温及恒温时间对纤维氧化进程的影响，并在此基础上建立了氧化增重与反应时间和温度的关系。实验发现：在230～290℃空气中反应数小时稳定化能够完成，而且纤维的氧化增重量Δw与反应时间t0.3成很好的线性关系。通过Arrhenius方程拟合计算出不同温度下的动力学参数及活化能，确立了简单而精确的氧化增重与时间及温度的动力学模型，从而可准确把握和预测中间相沥青纤维在恒温空气下氧化增重的进程，实现稳定化。 关键词：中间相沥青；碳纤维；预氧化；热分析；动力学模型 中图分类号：TQ342.742 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2012)08–1158–05 网络出版时间：2012–07–30 13:23:34 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/3e10832677.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20120730.1323.201208.1158_012.html Mass Increase During Oxidative Stabilization of Mesophase Pitch Fiber YE Chong，CHEN Shilin，LI Weiwei，FEI Youqing (College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China) Abstract: The effects of heating rate, ultimate oxidation temperature and residence time on the oxidative stabilization of mesophase pitch fiber were investigated by thermogravimetry and scanning electron microscopy. The relationships among oxidation time, tem-perature and mass gain were examined. It was found that the oxidative mass gain at a constant reaction temperature (230–290℃) was proportional to a simple fractional exponent of oxidation time (t0.3). A simple and accurate mathematical model was proposed to de-scribe the overall kinetics of oxidative stabilization for mesophase pitch fiber with respect to temperature effect by the Arrhenius equation. The time required to achieve desired oxidation mass gain at a given reaction temperature can be predicted by the model for isothermal oxidative stabilizations. Key words: mesophase pitch; carbon fiber; oxidative stabilization; thermal analysis; kinetic model 中间相沥青基碳纤维与聚丙烯腈(PAN)基碳纤维相比不仅原料来源丰富、低廉、碳化收率高、易石墨化、成本可为PAN基碳纤维的1/3～1/4，而且具有PAN基碳纤维难以得到的高模量和高热导率。由于具有独特的综合性能及成本上潜在的优势，使其在国防及民用领域都有广泛的应用前景。 中间相沥青碳纤维的制备过程中氧化稳定化是很关键的一个环节[1]。这是因为经熔融纺丝制得的中间相沥青纤维虽然有较高的软化点，但是仍然具有可塑性[2]，预氧化过程使沥青分子上的甲基、亚甲基等官能团与氧发生反应生成熔点更高的羰基、羧基、醚键[3]等，使之由热塑性纤维转变成热固性纤维[4]，从而防止纤维在后续碳化过程中发生熔融或融并，原则上保持纤维在纺丝过程中形成的微晶取向[5]。 有关中间相沥青纤维预氧化过程的研究报道相当多[6–9]，通常以氧化增重作为衡量预氧化进程的主要指标。Yoon等[10]采用热分析(TG和DSC)模拟了中间相沥青纤维的预氧化过程，详细探究了升温过程中的氧化反应机理，但是并未关注氧化反应动力学。查庆芳等[2]从无扩散阻力和纯扩散控制两个理想状态建立了氧化反应模型，以解释不同原料沥青 收稿日期：2012–02–19。修订日期：2012–03–20。 第一作者：叶崇(1986—)，男，硕士研究生。 通信作者：费又庆(1963—)，男，教授，博士研究生导师。Received date:2012–02–19. Revised date: 2012–03–20. First author: YE Chong (1986–), male, Master candidate. E-mail: yechong09@https://www.doczj.com/doc/3e10832677.html, Correspondent author: FEI Youqing (1963–), male, Ph.D., Professor. E-mail: yfei@https://www.doczj.com/doc/3e10832677.html, 第40卷第8期2012年8月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 40，No. 8 August，2012