以軟瀝青為原料制備有序性中間相焦的研究.pdf

1、研究中間相焦的有序性是制備高質(zhì)量新型炭材料的關鍵。本課題以煤焦油軟瀝青SOP為原料，采用帶程序升溫的多管井式坩堝爐進行熱轉(zhuǎn)化反應，研究炭質(zhì)中間相液相形成機理以及制備有序中間相焦的影響因素。采用高溫顯微鏡連續(xù)觀察原料在熱轉(zhuǎn)化過程中的中間相形成過程；并通過特殊設計的變徑管式反應器探索中間相在氣流引導下的有序化生成機理，以及原料成分和結(jié)構(gòu)對形成有序性中間相焦的影響。研究結(jié)果表明： 煤瀝青熱聚合形成中間相的過程經(jīng)歷三個階段，即中間相微晶

2、出現(xiàn)初期、中間相微晶堆積形成中間相小球及中間相小球生長期、中間相小球融并形成中間相焦期。隨著反應溫度的升高，小球的生長速度加快，小球融并將會時間提前進行，最終形成長程無序的細粒鑲嵌結(jié)構(gòu)；隨著反應溫度的下降和時間的延長，中間相有序融并生長更加完善，最終形成長程有序纖維結(jié)構(gòu)。故從促進中問相有序生長的角度，選擇相對較低的反應溫度，較長的反應時間來制備具有可塑性，即低軟化點的中間相預聚體。 從熱力學角度分析可以發(fā)現(xiàn)，熱聚合條件下中間相的

3、形成是一個自發(fā)過程，而中間相的有序生長是一個非自發(fā)過程，需要借助外力的引導作用實現(xiàn)其有序生長。為此，試驗設計了一種變徑管式單向流反應器，通過熱聚合過程中產(chǎn)生的氣體的單向流動實現(xiàn)氣流對中問相生長的有序的引導作用。變徑管式單向流反應器制造氣流的原理為：通過變徑管底部物料的熱裂解產(chǎn)生向上流動的裂解氣流，利用中段細徑管讓氣流加速，實現(xiàn)引導細徑管中的中間相焦有序生長的作用。此外，試驗研究了不同熱聚合工藝條件下樣品的組成、性質(zhì)與組織結(jié)構(gòu)變化。