煤焦油沥青树脂合成研究

期刊名称:《新型炭材料》，2000年第1期

文章题名：“从煤焦油研制耐热性沥青树脂”

作者：魏兴海,查庆芳,陈荣耀,王红艳,崔桂忱,卫有存

摘要：煤焦油同交联剂苯甲醛在以对甲苯磺酸为催化剂作用下

,按质子催化阳离子型缩聚反应机理

,生成具有三芳基甲烷型结构特征

B阶沥青树脂。硬化后得到的

C阶树脂具有优异的耐热性能

,可与合成树脂中最耐热的聚酰亚胺树脂相媲美

,且成本低廉

,并在高温耐热方面优于聚酰亚胺树脂

,是一种有发展前景的耐高温廉价沥青树脂。

【作者单位】：中国科学院山西煤炭化学研究所!山西太原030001(魏兴海;查庆芳;陈荣耀;王红艳);太原煤炭气化集团有限公司!山西太原030024(崔桂忱;卫有存)

【关键词】：煤焦油;耐热性;沥青树脂

【基金】：中科院山西煤化所与太原煤炭化集团有限公司合作项目

【分类号】：TQ326.8

【DOI】：cnki:SCN:14-1116.0.2000-01-007

【正文快照】：

原料煤焦油是焦化厂的大宗副产物

,其中沥青占一半以上

,其它各组分的含量均很低

,含量在

1

%以上的仅

1

3种

[1

]

,对各个纯组分的精制分离需复杂的工艺路线

,并且成本高昂。本工作试图利用煤焦油本身的化学反应性

,通过外加合适的交联剂和催化剂

,开辟出一条直接利用煤焦油的新的途径——煤焦油沥青树脂的制备。沥青树脂是一种缩合多环多核芳香族化合物树脂

,因缩合程度的不同

,分为

A、B、C三阶

,A阶室温下为粘稠液体

;B阶为脆性固体

,易溶于有机溶剂

,加热可融

,是一种热塑性树脂

;B阶树脂进一步缩聚即

C阶树脂

,成为一种热固性树脂…

全文内容可在cnki、VIP等上下载，或与期刊编辑部联系索要。另有一篇网上报道，可参考：题目：沥青树脂的研究开发；关键词：沥青树脂

石油

热固性树脂

渣油利用

合成

所属年份：2003成果类型：应用技术所处阶段：成果体现形式：知识产权形式：项目合作方式：成果完成单位：石油大学（华东）重质油研究所成果摘要：沥青树脂的研制是炭素技术研究与石油重油加工技术研究相结合的多学科的技术开发。沥青树脂是以FCC油浆、石油渣油等富含芳烃物质为原料，在催化剂作用下，由交联剂分子复杂的连接起来而构成的以多环多核芳香烃分子为基本结构单元的大分子物质。沥青树脂是新型的、具有多种用途的热固型、功能性材料。它在炭素材料、耐热性树脂材料、抗摩擦材料、密封材料、高分子磁性材料以及航空、航天材料等领域都有广泛的用途。80年代末日本的大谷衫郎教授为解决沥青纤维加热时容易熔化的问题，开始探索用容易控制的化学过程来代替不容易控制的热反应，着手开展了沥青树脂的开发工作。沥青树脂的类似产品国外仅有日本生产的SK树脂，SK树脂价格昂贵，生产原料要求苛刻。国内对沥青树脂的研究尚处于起步阶段，仅有少数研究机构进行了实验室研究，而已报道的工作都以纯理论研究为主要内容，多数是以纯芳烃化合物为原料的沥青树脂的合成及性能研究。沥青树脂具有多种用途，生产成本低，工业生产原料丰富，性能优越，具有市场竞争力。沥青树脂在耐热性材料、炭素材料粘结剂、防腐涂料改质剂等方面都有广泛的应用，因此，极有必要开展以实际工业生产为目的的合成沥青树脂的开发。沥青树脂的基本分子结构单元是缩合多环多核芳香烃大分子。石油系原料含有大量的稠环芳烃，利用它们合成沥青树脂，原料充足，工艺灵活，具有行业优势。但直接利用石油系原料合成沥青树脂，反应复杂、影响因素多，产品性能不确定。所以，沥青树脂的开发需要深入、系统、细致的研究。通过对原料进行予处理、筛选适宜的交联剂、工艺过程优化等手段，可以制得所需特殊性能的沥青树脂产品，这正是沥青树脂研究开发的原因所在。总体思路以分子模拟科学为基础结合炭材料科学研究的新进展，通过反应途径设计、优化合成工艺条件，选用不同的原料研制出性能优良的沥青树脂产品，并进行后继工业应用的探索。拟从基础理论研究、实验研究技术以及工业实际应用等方面，加以突破。研究过程为以典型纯芳烃化合物为原料合成沥青树脂，探索反应步骤、机理，建立反应模型及理论。并在此研究基础上，探索利用FCC油浆、石油渣油为原料合成沥青树脂工业产品的可行性，对产品的性能进行测试，考察作为各种功能材料的应用效果等。技术方案如下：(1)以典型纯芳烃原料和交联剂、催化剂合成反应，探讨反应步骤、机理，确定工艺条件合成沥青树脂的原料组成复杂，其中除含有芳烃以外，还含有脂肪烃等不利合成反应的物质，且它们的分子结构各异，很难确定。因此，对反应的干扰因素多，直接考察合成沥青树脂的反应机理并不容易。需要先从简单、典型的分子结构的纯芳烃为原料的合成沥青树脂入手，对原料、中间产物及最终产物的分子结构进行剖析，确定简单芳烃合成沥青树脂的机理、反应模型等为下一步研究工作打下基础。采用的主要研究芳烃原料有萘、菲、蒽、芘等，主要考察分子中电子云密度、芳环位阻、分子量分布、组成均匀性等对合成反应和最终产物结构、性能的影响。(2)采用FCC油浆、石油渣油等合成沥青树脂产品在确定简单芳烃合成沥青树脂的机理后，考察实际工业原料合成沥青树脂成为首要研究任务，只有实现了利用实际工业原料合成工业产品，该工作才体现出实际意义。利用FCC油浆合成沥青树脂是此阶段工作的第一步，由于FCC油浆的组成与重质渣油相比，相对简单，且其中含有大量2-3环芳烃，化学反应性较高。因此，合成沥青树脂较容易。第二步工作是利用石油渣油合成沥青树脂。该阶段工作包括原料的筛选、预处理、工艺路线的确定以及合成工艺条件的优化等。(3)合成易石墨化的沥青树脂作为活性炭成型用粘结剂，探索最佳沥青树脂粘结剂的分子构型沥青树脂作为粘结剂是具有实际意义的研究工作，如在活性炭的成型中，需要特殊的粘结剂，而此类粘结剂开发国内并无报道。为满足粘结剂的要求，沥青树脂的分子结构需在合成工艺过程中，加以调整控制，使之将来在炭化过程中既要满足粘结成型的需要而又不会影响活性炭的质量。主要手段为对原料进行溶剂萃取，提高合成反应温度，使沥青树脂在具有良好的流变性、粘结性同时还具有高残炭率。(4)沥青树脂的耐热性研究沥青树脂的优异性能之一是其耐热性，......。