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(guān)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(jìn)行熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)，研究炭質(zhì)中間相液相形成機(jī)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(guò)程中的中間相形成過(guò)程；并通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的變徑管式反應(yīng)器探索中間相在氣流引導(dǎo)下的有序化生成機(jī)理，以及原料成分和結(jié)構(gòu)對(duì)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(guò)程經(jīng)歷三個(gè)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(zhǎng)期、中間相小球融并形成中間相焦期。隨著反應(yīng)溫度的升高，小球的生長(zhǎng)速度加快，小球融并將會(huì)時(shí)間提前進(jìn)行，最終形成長(zhǎng)程無(wú)序的細(xì)粒鑲嵌結(jié)構(gòu)；隨著反應(yīng)溫度的下降和時(shí)間的延長(zhǎng)，中間相有序融并生長(zhǎng)更加完善，最終形成長(zhǎng)程有序纖維結(jié)構(gòu)。故從促進(jìn)中問(wèn)相有序生長(zhǎng)的角度，選擇相對(duì)較低的反應(yīng)溫度，較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間來(lái)制備具有可塑性，即低軟化點(diǎn)的中間相預(yù)聚體。 從熱力學(xué)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(gè)自發(fā)過(guò)程，而中間相的有序生長(zhǎng)是一個(gè)非自發(fā)過(guò)程，需要借助外力的引導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)其有序生長(zhǎng)。為此，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種變徑管式單向流反應(yīng)器，通過(guò)熱聚合過(guò)程中產(chǎn)生的氣體的單向流動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣流對(duì)中問(wèn)相生長(zhǎng)的有序的引導(dǎo)作用。變徑管式單向流反應(yīng)器制造氣流的原理為：通過(guò)變徑管底部物料的熱裂解產(chǎn)生向上流動(dòng)的裂解氣流，利用中段細(xì)徑管讓氣流加速，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)細(xì)徑管中的中間相焦有序生長(zhǎng)的作用。此外，試驗(yàn)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。