煤瀝青改性和其族組分炭化產物微觀結構的研究.pdf

1、論文采用溶劑分離法將中溫煤瀝青分為甲苯可溶物（TS）、甲苯不溶物（TI）、β樹脂及喹啉不溶物（QI）四種組分，并將中溫煤瀝青和這四種組分分別炭化，研究了中溫煤瀝青和其族組分的化學結構，熱縮聚特征以及炭化產物的微觀結構。論文以A lC l3為改性劑，通過催化熱縮聚對中溫煤瀝青進行改性，較系統(tǒng)研究了改性工藝條件對改性煤瀝青組成及微觀結構的影響。
　　采用傅里葉紅外光譜（FT-IR）研究了中溫煤瀝青和其族組分的化學結構組成。研究結果表明

2、，TS組分的分子量小，其芳烴分子上含有發(fā)達的側鏈和側基；β樹脂分子芳烴分子上含有的側鏈和側基少；QI組分的分子量最大，多為縮合程度較高的稠環(huán)芳烴分子。
　　采用綜合熱分析(TG-DTA）研究了煤瀝青族組分的熱縮聚特征。研究結果表明：TS組分在較低的溫度98℃左右開始失重，分子穩(wěn)定性差，失重率為79.50％；β樹脂在較高的溫度208℃左右才開始失重，失重率為19.2%；QI組分在400℃左右開始失重，整個失重曲線較為平緩，失重率僅為

3、7.06%。
　　采用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡(TEM)和X射線衍射（XRD）研究了中溫煤瀝青和其族組分炭化產物的微觀結構和性能。研究結果表明：TS組分炭化產物的微觀結構以流線型結構為主，同時有少部分區(qū)域型結構，微晶取向一致，相互平行排列，片層間距較小，一般在0.34～0.35nm之間。TI組分炭化產物的微觀結構以鑲嵌型和區(qū)域型為主，微晶取向有序性差，在局部發(fā)生彎曲，片層間距較大，一般在0.35nm以上。β樹脂炭化產物的微觀結

4、構主要流線型結構，QI組分的炭化產物由各向同性的微米級的微細粒子組成，微晶取向雜亂，無方向性，形成了相互交纏的復雜結構。
　　以A lC l3為改性劑，對中溫煤瀝青進行改性，研究了改性工藝條件對改性煤瀝青結構組成和性能的影響。研究結果表明：不同的改性溫度下，改性溫度越高，改性煤瀝青的軟化點和結焦值越高，特別是改性溫度到了260℃以后，改性煤瀝青的軟化點和結焦值得到了大幅度的提高；不同改性劑的用量下，隨著改性劑的用量的增加，改性煤瀝

5、青的軟化點和結焦值升高，在改性劑的用量為6%以后，改性煤瀝青的軟化點和結焦值增幅下降；不同的改性時間下，改性時間越長，煤瀝青的軟化點和結焦值越高。
　　采用偏光顯微鏡和掃描電鏡對不同工藝條件下改性煤瀝青炭化產物的微觀結構觀察分析，研究結果表明：隨著改性溫度的升高，改性煤瀝青炭化產物的區(qū)域型結構面積先增加后減少，鑲嵌型結構面積先減少后增加；隨著改性劑的量的增加，改性煤瀝青炭化產物的區(qū)域型結構面積先增加后減少，鑲嵌型結構面積先減少后增

6、加；隨著改性時間的增加，改性煤瀝青炭化產物的區(qū)域型結構增加，鑲嵌型結構減少。
　　采用綜合熱分析（TG-DTG）對AlCl3改性劑的用量6%，改性溫度260℃，改性時間3h的改性煤瀝青和中溫煤瀝青的熱縮聚特征進行了對比研究，結果表明：中溫煤瀝青的開始失重溫度在126℃左右，結束失重溫度在585℃左右，失重率為60.54%，而改性煤瀝青的開始失重溫度在158℃左右，結束失重溫度在572℃左右，失重率為50.08%，相比之下，改性煤瀝