乙烯渣油沥青的平均分子结构研究

乙烯渣油沥青是一种重质芳烃类富炭化合物,是制备高品质人造炭材料的优选前驱体。本文以乙烯渣油沥青为原料,利用元素分析仪、FTIR、UV、1H-NMR等检测方法分别对其结构进行表征。结果表明:乙烯渣油沥青的平均分子量为460.10,沥青中氮原子主要以R-NH-R存在,芳烃取代类型主要为多取代,并且分子结构以线性排列为主。在此基础上,采用改进的Brown-Lander模型得出乙烯渣油沥青芳环上具有较多的短链烃取代基,平均分子结构式呈渺位缩合的七元稠环芳烃。

溴诱导法乙烯渣油基高软化点各向同性沥青的制备及表征(英文)

以乙烯渣油减压蒸馏重组分(ET-HR)为原料,采用溴化/脱溴聚合两步法制备了新型高软化点各向同性沥青,研究了溴化温度和溴引入量对所得产品性质参数的影响。GCMS与LDI TOF/MS测试结果表明,ET-HR主要由富含饱和脂肪侧链的3-6环芳香烃组成。ET-HR分别经30℃和200℃溴化后直接经350℃热处理发生脱溴化氢缩合反应。与简单热缩聚相比,该两步法显著提高了所得沥青的软化点(241~264℃)、产品得率(62 wt.%~67 wt.%)以及氮气下的残碳率(57 wt.%~77 w t.%)。对所得脱溴聚合沥青的组成和结构通过元素分析、~1H NM R、FT-IR和LDI-TOF/M S等技术手段进行了表征,结果表明脱溴聚合显著增强了前驱体的芳构化和缩聚反应程度。800℃炭化结果表明,溴化/脱溴聚合两步法所得各向同性沥青能够完全转变为各向异性织构,从而可广泛应用于高级炭材料领域。

乙烯渣油结构解析及其热解行为

以乙烯渣油为原料,采用1 H-NMR、13 C-NMR表征渣油组分中各类型H、C的分布,并联合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、元素分析设计了乙烯渣油的平均分子结构模型,同时采用热重技术研究了其热稳定和热反应性,利用管弹式反应器研究了乙烯渣油在320℃、350℃和420℃N2保护下的热转化反应特征。结果表明,乙烯渣油的平均相对分子质量约为247,芳香度为0.76,平均分子结构中烷基侧链与环烷结构并存;当温度为320℃和350℃时,乙烯渣油的热转化以裂解反应为主,产物主要为轻质油和气体,无焦生成,且液相产物芳香度随温度升高逐渐增大;而温度为420℃时,缩聚反应加剧并有固体焦生成,液相产物芳香H(C)与脂肪H(C)的原子比也随之升高。

乙烯渣油沥青的改性及表征

以乙烯渣油沥青为原料,通过常压空气氧化聚合处理对其进行改性,利用单因素方法考察了反应条件(反应温度、反应时间、空气流量)对改性沥青性质(软化点、喹啉不溶物、结焦值、甲苯不溶物、收率)的影响。结果表明,在反应温度370℃,反应时间5 h,空气流量24 L/h的条件下,可以获得软化点(SP)为233℃、喹啉不溶物(QI)为1.21%、结焦值(CV)为75.45%、甲苯不溶物(TI)为43.42%的改性沥青,其收率(Y)可达51.67%。通过元素分析、FTIR等手段对乙烯渣油沥青和改性沥青的芳香性指数(Iar)、支链化指数(CH3/CH2)进行计算,并利用TGA方法观察改性前后沥青的热稳定性变化。结果表明,乙烯渣油沥青和改性沥青的Iar分别为0.39,0.53,CH3/CH2分别为0.88,1.08,说明改性过程中乙烯渣油沥青支链不断减少,芳香缩合度和热稳定性均有所提高。

乙烯渣油沥青的氧化改性及其热转化行为

乙烯渣油沥青具有较高的芳香度和良好的理化性质,有可能作为制备高品质人造炭材料的原料。充分了解和认识乙烯渣油沥青热转化行为是制备高品质乙烯渣油沥青基炭材料的关键。本文研究了乙烯渣油沥青(ETP)及常压空气氧化改性沥青(MP1和MP2)在恒温和变温条件下的热转化行为,用元素分析、FTIR、TGA、偏光显微镜、SEM、XRD、Raman光谱等方法,研究了三种沥青在热转化过程中的结构和性质变化规律。发现改性沥青的热稳定性、C=O和C—O含量均明显高于乙烯渣油沥青。热转化过程中,沥青分子中的C=O官能团作为反应活性位点诱导热转化反应的发生。恒温热转化有利于热转化产物中纤维状结构的形成,变温热转化使得沥青焦显微结构中片状组分含量相对较高。改性沥青焦的碳微晶排列规整程度均低于乙烯渣油沥青焦的碳微晶排列规整程度。

热缩聚法制备包覆沥青的基础研究

包覆沥青对提高锂离子电池负极材料的性能起到重要作用。以乙烯渣油沥青为原料,通过常压热缩聚法制备包覆沥青。考察了反应温度、反应时间对包覆沥青的基础指标(软化点、甲苯不溶物、喹啉不溶物和结焦值)和光学显微结构的影响。研究结果表明:以N_(2)作为保护气体,当热缩聚反应温度为390℃,反应时间为4 h的条件下,制备出了软化点为200℃,甲苯不溶物为35.47%,喹啉不溶物为1.11%,结焦值为67%的各向同性沥青。通过FTIR和TGA分析可知,乙烯渣油沥青和高软化点各向同性沥青的芳香性指数(Iar)分别为0.5266和0.5377,在700℃热解残余质量分别为20.22%和50.79%。表明乙烯渣油沥青通过热缩聚处理后得到的高软化点各向同性沥青具有较高的芳香性和良好的热稳定性,是一种优质的包覆沥青。

用场解吸质谱法(FDMS)对澄清油中间相沥青组成结构的研究

用场解吸质谱 (FDMS)对乙烯渣油中间相沥青 (ETMP)和澄清油中间相沥青 (DOMP)之甲苯可溶组分(TS)的组成结构进行了对比研究。通过对两种中间相沥青TS组分质谱峰的合理归属 ,鉴定出了主要的组成化合物系列以及各自相对应化合物的结构。分析极限大大扩大 ,在DOMP -TS中检测到的最高质量数为990 ,相应于 16个芳环的稠环芳烃分子 ;在ETMP -TS中检测到的最高质量数为 948,相应于 15个缩合芳环的稠环芳烃分子。DOMP -TS含较多的迫位缩合芳环 ,而ETMP -TS含较多的渺位缩合芳环。