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原料组成对针状焦结构的影响

2021-04-28史雪梅崔楼伟范晓勇施俊合田佳勇田育成郑金欣

燃料化学学报 2021年4期

刘 杰 ,史雪梅 ,崔楼伟 ,范晓勇,5 ,施俊合 ,徐 贤 ,田佳勇 ,田育成 ,郑金欣 ,李 冬,*

(1.西北大学 化工学院,陕西 西安 710069;2.陕西省资源化工应用技术工程研究中心,陕西 西安 710069;3.西安航天动力实验技术研究所,陕西 西安 710100;4.西北化工研究院有限公司,陕西 西安 710061;5.榆林学院 化学与化工学院,陕西 榆林 719000)

针状焦是一种新型的优质炭素材料,其为银灰色多孔固体,呈明显的纤维状或针状结构,具有较强的各向异性光学性能和较好的润滑感[1]。针状焦分为油系针状焦和煤系针状焦[2,3]。油系针状焦原料通常为石油渣油、石油沥青或重油[4]。煤系针状焦通常为煤焦油沥青[5]和煤液化沥青[6]。不同来源的沥青由于组成不同,导致其所制备的针状焦的品质有较大差异。一些学者通过对不同原料所制备针状焦的电化学性能研究表明,煤系针状焦在电化学性能方面相较于油系针状焦更为优良[7,8]。

原料组成对针状焦的品质有着关键影响,制备高性能针状焦要求原料分子分布相对集中,3-4环芳烃含量要尽可能高,杂质和灰分尽可能少[9]。Fernández 等[10]通过研究硫粉与蒽油的热反应,发现单质硫主要和蒽油中带有脂肪侧链的芳烃进行反应,同时指出随着硫单质添加量的增加,所得到的半焦各向异性结构尺寸不断减小。Mochida 等[11]指出原料中硫化物的存在,一方面会促进中间相炭微球晶核的形成;另一方面又会促进芳烃分子产生交联作用,使得体系黏度增大的速度超过层面分子重排的速度,影响中间相炭微球的融并和生长,导致各向同性镶嵌组织结构的形成。……

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