从煤焦油研制耐热性沥青树脂

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。

用菲和苯甲醛合成沥青树脂的反应机理

用苯甲醛 (BA)作为交联剂 ,菲 (Ph)作为纯芳烃原料 ,在对甲基苯磺酸 (PTS)的催化作用下 ,合成出B阶沥青树脂。根据产物的核磁和红外分析结果 ,推断出该反应属质子催化下阳离子型缩聚反应。在质子催化下 ,苯甲醛的醛基打开而产生碳正离子 ,作为双官能团的 3种取代方式连接菲的两个芳环 ,生成具有三芳基甲烷结构的长链沥青树脂。

渣油和催化裂化油浆组成对合成沥青树脂性质的影响

以不同渣油和FCC油浆为原料,在实验室合成了沥青树脂。采用FT-IR、核磁共振和族组成分析等方法,考察了原料及产品的组成和结构特点,比较了产品的性能,并初步研究了原料组成对产物性质的影响。结果表明,原料中的芳烃含量及结构特点是影响沥青树脂性能的关键因素。原料中的芳烃含量越高,合成反应的活性越大,产物的交联程度越高。经溶剂萃取等方法精制后的富芳烃馏分,反应活性有很大提高,更适宜合成沥青树脂。

沥青树脂和炭纤维的复合性能

流化床催化裂化(Fluid catalytic ciracking,FCC)油浆富芳馏份(Fluid catalytic ciracking rich aromatic,FCCRF)与交联剂对苯二甲醇(1,4-benzenedimethanol,PXG)在催化剂对甲基苯磺酸(Para-toluene sulphonic acid,PTS)的作用下,加热至120℃以上,制得的沥青树脂是一种新型的热固性树脂。沥青树脂在一定条件下与炭纤维或炭纤维纸热压成型。成型料在空气中250℃-10h和300℃-2h热处理后,其热力学性能无明显变化;在强酸、强碱中处理1h^70h,质量几乎无变化;说明沥青树脂与炭纤维或炭纤维纸的复合材料热稳定性和化学稳定性尚好。沥青树脂与炭纤维或炭纤维纸的复合材料在高纯氮保护下,经950℃~1000℃热处理后制得炭/炭复合材料,由SEM观察可见炭/炭复合材料无空洞、劈裂,力学性能尚可,断口炭纤维拉出小于10μm,说明沥青树脂与炭有较强的亲和力,与炭纤维黏合很好。FCC油浆富芳馏份制备的沥青树脂,作为炭/炭复合材料的基质是可行的。

催化裂化油浆合成沥青树脂的反应性能

采用溶剂萃取对催化裂化油浆进行了芳烃富集,并分别以油浆和富芳烃组分为原料合成了沥青树脂。利用族组成分析和FT-IR1、H-NMR1、3C-NMR测试对比了催化裂化油浆芳烃富集前后的原料组成差别,通过合成B阶沥青树脂的反应差异考察了催化裂化油浆的反应性能。结果表明,催化裂化油浆中饱和分的含量较高,均匀性差;而溶剂萃取后的催化裂化油浆富芳烃组分芳烃含量较高,均匀性较好。溶剂富集芳烃提高了催化裂化油浆的反应性能。

沥青树脂流变性的研究

以催化裂化油浆富芳烃馏分为原料,在酸性催化剂的作用下合成了沥青树脂。沥青树脂的流变性质是沥青树脂纤维研制和生产过程中的重要参数,采用粘度-温度曲线、粘度-转速曲线表示。通过非牛顿指数(n)、结构粘度指数(Δη)和粘流活化能(ΔEη)定量研究了沥青树脂的流变性。结果表明,三聚甲醛沥青树脂(RTPF)的n、Δη和ΔEη都明显优于对苯二甲醇沥青树脂(RPXG)相对应的参数,由此可预测RTPF的纺丝可行性优于RPXG。

煤焦油沥青树脂黏结剂的制备研究

采用交联合成法,以煤焦油为原料,多聚甲醛为交联剂,在酸性催化剂对甲苯磺酸的作用下制备煤焦油沥青树脂。采用正交试验法研究了交联剂量、催化剂量、反应温度和反应时间对合成煤焦油沥青树脂的影响。结果表明,增加交联剂量和催化剂量可以起到降低反应温度和缩短反应时间的效果;煤焦油沥青树脂的软化点、结焦值和黏结强度等指标均随反应温度升高和反应时间延长而明显增加。

催化油浆重质芳烃制备沥青树脂

以催化油浆重质芳烃为原料,苯甲醛为交联剂,在浓硫酸作催化剂条件下,合成沥青树脂。采用FTIR探究了反应机理,采用TGA考察了合成树脂的热重反应性能。通过单因素实验,考察了合成条件对沥青树脂软化点、残炭量、收率的影响。结果表明,反应机理为质子催化下的缩聚反应;合成树脂的工艺条件为:交联剂用量70%,反应时间为5 h,反应温度为130℃,催化剂用量为6%。合成树脂的收率为83.2%,残炭量为27.6%,软化点为76.5℃。

富芳烃原料合成沥青树脂的研究

以菲、催化裂化油浆的富芳烃馏分和蒽油为原料 ,以苯甲醛为交联剂 ,合成沥青树脂 ,并考察了不同原料合成沥青树脂的反应性。应用元素分析、FT -IR、NMR等手段 ,初步分析了原料及沥青树脂的结构和性能 ,并以此为基础推测可能的反应机理 ,探讨了不同原料对沥青树脂的结构和性能的影响。结果表明 ,树脂合成反应中的反应性因原料的不同而表现各异 ;沥青树脂的反应机理为质子引发下的阳离子型缩聚反应。

合成条件对萘沥青树脂黏结性能的影响

以萘为单体,苯甲醛为交联剂,浓硫酸为催化剂,合成了与石墨等炭材料有优良黏结性的萘沥青树脂。实验研究了各因素对萘沥青树脂的软化点、残炭率以及黏结指数等黏结性能的影响。结果表明:萘与苯甲醛适宜的物质的量比为1∶1.0～1.5、适宜的浓硫酸用量为6%～10%(质量分数);缩聚反应温度120～170℃,且反应温度越高,所需反应时间就越短;增加氮气流量能提高缩聚反应速率。在此条件下,合成的萘沥青树脂的软化点26～163℃、残炭率26.8%～59.5%、黏结指数30.5～98.0,收率80%左右。

萘系沥青树脂的制备和性质

以对苯二甲醇（PXG）为交联剂，萘为芳烃原料，在对甲苯磺酸的催化作用下，合成了沥青树脂。研究中考察了沥青树脂的多种性能参数。结果表明：沥青树脂是萘与对苯二甲醇结合而成的低聚体混合物，固化后具有良好的热稳定性，是一种新型的耐热树脂。

沥青树脂热解缩聚行为和流变性能研究

对沥青树脂热解缩聚过程和流变性能进行了分析,试验结果显示,沥青树脂的热解缩聚可分为熔融及轻质组分脱除、剧烈热分解和缩聚成焦三个阶段。在第1、第3阶段,升温速率对沥青树脂的影响较小,在第2阶段,升温速率加快,导致沥青树脂开始失重温度向高温区移动,失重速率随之增大。选取沥青树脂作为浸渍剂,其浸渍温度确定为260℃,可使浸渍时沥青树脂处于较好的流动状态。

高效凝胶渗透色谱法测定沥青树脂的相对分子量及其分布

应用高效液相色谱技术,采用凝胶色谱柱和示差折光检测器,对合成的萘沥青树脂进行了分析,测出了产品的相对分子量为550～1 200,相对分子量分布D=1.15～1.25。与质谱法和粘度法相比,建立的高效凝胶渗透色谱(HPGPC)法更简便、快速和准确,误差小于±2%,对沥青树脂的合成工艺具有指导意义。

炭纤维/沥青树脂复合材料的性能研究

以不同地区的催化裂化油浆为原料,与对苯二甲醇反应,得到不同性能的沥青树脂。分别以沥青树脂和酚醛为基体与炭纤维复合,通过模压成型,得到实验室复合材料试样。考察了沥青树脂的软化点、残炭值、树脂含量等指标与炭纤维/树脂复合材料的抗冲击强度、层间剪切强度等力学性能的关系。结果表明,沥青树脂基的炭纤维复合材料表现出的力学性能优于酚醛树脂复合材料,并间接证明了沥青树脂与炭纤维有较强的亲和性。

石油沥青合成低软化点、高残炭沥青树脂

两种石油沥青在低温下合成沥青树脂,考察了工艺参数和原料组成对沥青树脂性能的影响。结果表明,大庆石油沥青反应活性适中、含胶质—沥青质较少,可以合成具有软化点(SP)为80～112℃、残炭(CY)为59.13％、β树脂(TI～PS)含量为21.19％、喹啉不溶物(QI)值为1.32％、灰分为0.02％的优质沥青树脂,该沥青树脂已能够满足作为浸渍剂的要求。

萘沥青树脂的合成及结构表征

以萘为单体,苯甲醛为交联剂,浓硫酸为催化剂,合成了与石墨等炭材料有优良黏结性的萘沥青树脂,采用红外光谱（IR）、高效凝胶色谱（HPGPC）以及液相色谱/质谱（LC/MS）等方法对其结构进行了表征。结果表明,提纯后的萘沥青树脂为浅黄色粉末状固体,该树脂含有三芳基甲烷基结构,其数均分子量为550-900、质均分子量为600-1 100、平均聚合度n=2-4,分子量分布指数D=1.15-1.25,且树脂的分子量及分子量分布随萘与苯甲醛物质的量比的增加先增加而后减少。

炭化压力对沥青树脂炭结构影响

为了了解炭化压力对沥青树脂炭结构的影响程度,在不同的炭化压力下对沥青树脂炭进行了炭化处理,并采用XRD、SEM等方法对处理后的沥青树脂炭的结构进行了分析。试验结果显示,随着炭化压力的提高,沥青树脂炭开孔率降低,残炭率提高,微观结构取向性增强,在本次试验中,炭化压力的不同,对沥青树脂炭的石墨化性能影响较小。

沥青树脂基炭纤维固化机理初探

以催化裂化油浆富芳烃馏分(FCCDF)为原料、三聚甲醛为交联剂,在对甲基苯磺酸催化作用下合成了沥青树脂,讨论了沥青树脂基炭纤维在浓硫酸中的固化机理。通过IR谱图分析可知,固化后的炭纤维与原丝比较,羟基和羰基含量增加,羧基含量增加最明显。并根据实验结果推出了沥青树脂基炭纤维在浓硫酸中的固化机理。

重质渣油沥青树脂的耐热性

利用纯芳烃原料和重质渣油研制的沥青树脂具有优良的耐热性。从C C键的离解能来看,沥青树脂的热裂解温度较高。通过测定溶解度、软化点及沥青树脂的固化,考察了实验室合成的沥青树脂各阶段的基本物理性能以及C阶沥青树脂的耐热性,初步探讨了耐热性与分子结构之间的相关性。结果表明B阶树脂具有良好的溶解性;苯甲醛(BA)系B阶沥青树脂硬化成C阶沥青树脂的温度较高,C阶沥青树脂的收率亦高;C阶沥青树脂具有较优异的耐热性,特别是高温阶段的耐热性优于聚酰亚胺。

炭素与有机物的中间领域—沥青树脂的开发和应用

炭素与有机物中间领域的产物－综合多环多核芳香族树脂及沥青树脂是炭化工学研究的新兴方向之一。本文通过介绍芳烃原料与交联剂在催化剂作用下合成沥青树脂的方法与机理，阐述了由分子结构所决定的沥青树脂的特异性能，并综述了沥青树脂由其性能所决定的多方面的用途。