煤沥青炭化机理及改性研究

论文摘要

铝电解工业的迅猛发展对炭素材料的性能提出了越来越高的要求,优质的煤沥青粘结剂是制备优质炭素材料的保障。本文在调研国内外煤沥青研究现状的基础上,结合炭素制品的制备工艺,系统研究了煤沥青的综合性能及其对炭素制品的影响,重点对煤沥青的炭化过程和中间相形成过程进行了研究,并在此基础上对煤沥青进行了改性研究。论文获得了如下研究成果。对煤沥青的特征及与煅后焦的关联度的研究表明,煤沥青的粘温曲线可以用乘幂曲线拟合,精度高于Arrhenius公式拟合,煤沥青对煅后焦的渗透率大小受温度及煅后焦粒度分布影响很大,同种煤沥青的渗透率-温度曲线的发展趋势与粘-温曲线一致,可分为敏感区、过渡区和稳定区三个阶段。采用TG-DTA、组分分析、XRD、偏光显微镜等手段对煤沥青炭化机理及中间相的研究表明：炭化过程中煤沥青的残炭率与煤沥青的组份、软化点及炭化过程的热解缩聚程度有关；煅后焦的引入有助于提高煤沥青在炭化过程中的残炭率；合适的添加剂可抑制煤沥青炭化过程中间相的生成。在研究单组分添加剂对煤沥青的改性作用的基础上,研究了多种复合添加剂对煤沥青的改性效果,比较了不同组合的复合添加剂对煤沥青的组份含量、流变性、结焦值、软化点等性能的影响。结果表明,复合添加剂不仅能够有效降低煤沥青的粘度,还能够降低粘结剂焦的空气及CO2反应活性,同时它对煤沥青的结焦值影响很小,比单组份添加剂更具有优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.2.1 煤沥青资源供不应求
• 1.2.2 煤沥青性能有待提高
• 1.3 课题研究面临的主要问题
• 1.3.1 煤沥青的组成复杂
• 1.3.2 煤沥青的结构复杂
• 1.3.3 煤沥青理化性能相互影响
• 1.4 课题国内外研究现状
• 1.5 课题研究的目的及意义
• 第二章 实验研究思路和研究方法
• 2.1 实验研究的主要内容
• 2.2 实验研究思路
• 2.3 实验研究方法
• 第三章 煤沥青特征与煅后焦关联度研究
• 3.1 引言
• 3.2 煤沥青特性研究
• 3.2.1 实验内容
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 渗透性与煅后焦关联度研究
• 3.3.1 实验内容
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 煤沥青炭化机理和中间相研究
• 4.1 引言
• 4.2 煤沥青炭化机理研究
• 4.2.1 实验内容
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 煤沥青与煅后焦的共炭化机理研究
• 4.3.1 实验内容
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 煤沥青中间相研究
• 4.4.1 实验内容
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 煤沥青改性研究
• 5.1 引言
• 5.2 改性沥青的组份研究
• 5.2.1 实验内容
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.3 煤沥青流变性改善研究
• 5.3.1 实验内容
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 煤沥青结焦值改善研究
• 5.4.1 实验内容
• 5.4.2 结果与讨论
• 5.5 煤沥青抗氧化性改善研究
• 5.5.1 实验内容
• 5.5.2 结果与讨论
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的科研成果