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热聚合改质煤沥青的研究

作　者: 冯质壮
导　师: 陈明鸣；金俊杰
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 煤沥青 中间相沥青 热聚合 最佳反应条件
分类号: TQ522.65
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


中间相沥青是由多种分子量从370～2000的盘状稠环芳烃组成的聚合物。中间相是由中间相液晶过渡到固体半焦的状态。用于制备中间相沥青的原料来源广泛、价格低廉，所制备的中间相性能优异，因此中间相可用来制造许多种类的高级炭材料，如：碳纤维、活性炭、针状焦等。而这些高级炭材料已被广泛应用于日常生活、工业和国防等众多领域且都已发挥着巨大作用。因此开展对中间相沥青的制备方法和应用研究具有重要的理论和实际意义。本文以煤沥青为原料，采用直接热聚合工艺制备出优质中间相沥青，本文研究了热聚合温度及保温时间对中间相沥青族组成及光学组织结构等性能的影响，并对反应机理进行了深入研究，得到了制备中间相沥青的最佳工艺条件。研究表明：在一定条件下，通过热聚合，在低温、长时间或高温、短时间都能制备优质中间相沥青。在360℃、5h条件下制备的中间相球晶较小、分布较分散，而在380℃、4h条件下制备的球晶较大、分布较集中。研究发现：以380℃，恒温4h是制备中间相沥青的最佳反应条件。制备的中间相可作为高级炭材料的优秀前躯体。这为制取高质量的新型炭材料提高了一条新的途径，这对煤炭资源的综合利用具有十分重要的意义。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-20
  1.1 煤沥青的基本组成  7-9
    1.1.1 喹啉不溶物（QI，α树脂）  8
    1.1.2 甲苯不溶喹啉可溶物(TI-QS，β树脂)  8
    1.1.3 甲苯可溶物（TI，γ树脂）  8-9
  1.2 煤沥青的工艺性能指标  9-10
    1.2.1 软化点  9
    1.2.2 粘度  9
    1.2.3 密度  9
    1.2.4 结焦值（残炭率）  9-10
  1.3 煤沥青的改性  10
    1.3.1 改性沥青概述  10
  1.4 中间相沥青  10-17
    1.4.1 中间相沥青的形成机理  10-13
      1.4.1.1 碳质中间相形成过程唯象学解释  11
      1.4.1.2 碳质中间相形成的“微域构筑”理论  11-12
      1.4.1.3 炭质中间相形成的“颗粒单元基本构筑”理论  12-13
    1.4.2 中间相沥青的合成方法  13-15
      1.4.2.1 高温热聚合  13
      1.4.2.2 氧化热聚合  13
      1.4.2.3 加氢改性合成法  13-14
      1.4.2.4 催化合成法  14-15
      1.4.2.5 交联合成法  15
    1.4.3 中间相沥青的应用  15-17
  1.5 本论文的研究背景及意义  17-19
    1.5.1 课题的研究背景  17-18
    1.5.2 本课题的提出  18-19
  1.6 本课题的主要研究内容  19
  1.7 技术方案  19-20
第二章 实验内容  20-27
  2.1 引言  20
  2.2 实验原料  20-22
    2.2.1 原料沥青  20
    2.2.2 原料沥青的基本组成结构  20-22
    2.2.3 化学试剂及设备  22
  2.3 实验仪器及步骤  22-23
    2.3.1 煤沥青热聚合仪器  22-23
    2.3.2 煤沥青热缩聚反应  23
  2.4 分析仪器的表征及方法  23-27
    2.4.1 软化点测定  23-24
    2.4.2 偏光显微镜光学结构分析  24-25
    2.4.3 族组成分析  25-26
    2.4.4 结焦值的测定  26
    2.4.5 热分析（TG—DSC）  26-27
第三章 热缩聚法制备中间相沥青的研究  27-41
  3.1 引言  27
  3.2 实验部分  27-29
  3.3 结果与讨论  29-41
    3.3.1 热聚合温度对中间相形态的影响  29-30
    3.3.2 热聚合温度对中间相性质的影响  30-31
    3.3.3 热聚合时间对中间相形态的影响  31-33
    3.3.4 热聚合时间对中间相性质的影响  33-38
    3.3.5 红外分析对聚合程度的表征  38-39
    3.3.6 热分析对聚合程度的表征  39-41
结论  41-42
参考文献  42-46
攻读硕士期间研究发表及已接受的学术论文  46-47
致谢  47

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 炼焦化学工业 > 煤的高温干馏 > 化学产品加工 > 沥青加工
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