萘系瀝青懸浮法制備中間相炭微球的研究.pdf

1、中間相炭微球（MCMB）是一種性能優(yōu)良的炭材料前驅(qū)體，廣泛應(yīng)用于高比表面積活性炭、鋰電池負(fù)極材料等領(lǐng)域，目前MCMB的制備主要以煤焦油瀝青的熱聚法為主，這種方法存在著收率低、粒徑分布不均勻、分離困難、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，因此選擇多種原料、簡(jiǎn)化工藝、降低成本、提高M(jìn)CMB質(zhì)量對(duì)推動(dòng)MCMB發(fā)展有重要意義。本文以萘系各向同性瀝青為原料，采用懸浮法制備瀝青球，然后經(jīng)氧化不熔化、碳化處理，得到表面光滑、粒徑分布均勻的中間相炭微球，并對(duì)機(jī)理進(jìn)行探討。

2、該研究為MCMB的開(kāi)發(fā)提供了新思路，具有一定的學(xué)術(shù)理論意義和較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
　　萘在BF3/HF催化作用下制備出軟化點(diǎn)為92.4℃的萘系各向同性瀝青，紅外光譜、核磁、GC/MS分析表明，萘系瀝青中有大量的稠環(huán)芳烴、環(huán)烷結(jié)構(gòu)和烷基側(cè)鏈，從而使萘瀝青表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性好和較小的粘度，分子結(jié)構(gòu)平面度好，易形成廣域有序排列的結(jié)構(gòu)，是良好的中間相前驅(qū)體。
　　以萘瀝青為原料，采用懸浮法制備瀝青球。利用SEM、激光粒度儀對(duì)瀝青球的

3、形貌和粒徑進(jìn)行分析和表征。結(jié)果表明：成球溫度為85℃，聚乙烯醇濃度為1.5％，攪拌速度為500rad/min，瀝青溶液濃度為12.5%，保溫40min條件下制備的瀝青球表面光滑，粒徑分布均勻。增大聚乙烯醇水溶液濃度和攪拌速度易產(chǎn)生小粒徑瀝青球，相反，瀝青溶液濃度增加制備的瀝青球易粘連、粒徑較大、粒徑分布較寬，保溫時(shí)間過(guò)短容易導(dǎo)致瀝青球的粘連不利于后期碳化，成球溫度過(guò)低或溫度過(guò)高瀝青都不利于形成小尺寸瀝青球。
　　采用HNO3、KM

4、nO4對(duì)瀝青球進(jìn)行氧化不熔化處理。研究發(fā)現(xiàn)KMnO4氧化后瀝青球表面出現(xiàn)裂紋，并在碳化后發(fā)生融并粘連，65%濃度HNO3氧化4h后的瀝青球表面光滑、無(wú)裂紋出現(xiàn)，并能在后期碳化過(guò)程中保持完好球形。紅外分析結(jié)果顯示瀝青球經(jīng)HNO3氧化處理后引入硝基（-NO2）官能團(tuán)，官能團(tuán)強(qiáng)度隨氧化時(shí)間的增加而增強(qiáng)。TG分析發(fā)現(xiàn)隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)瀝青球殘?zhí)柯手饾u減小，大于未氧化瀝青球的殘?zhí)柯剩?6.63%）。室溫下以4℃/min升溫至1000℃保持2h對(duì)瀝