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高分子改性对中间相沥青微观结构及碳纤维力学性能的影响

2022-06-21柴鲁宁温福山

石油炼制与化工 2022年6期
关键词:碳纤维力学性能

柴鲁宁,师 楠,温福山,刘 东

(中国石油大学(华东)化学工程学院,重质油国家重点实验室,山东 青岛 266580)

中间相沥青基碳纤维(MPCFs)因具有出色的力学性能和传导特性而在航空航天、军事武器等领域得到广泛应用[1-2]。中间相沥青(MP)往往以煤沥青、石油渣油或者纯芳烃(萘、蒽等)为原料,经特殊的工艺制得[2-3]。研究发现,制备高品质中间相沥青要求原料的分子分布相对集中,三环、四环的芳烃分子含量高并携带一定量的烷烃侧链,S、N杂原子含量低等[4-5]。虽然石油渣油具有来源广、价格低、芳香度高等优点,但是这些原料组成复杂,通过简单的热处理工艺难以获得性质均一的中间相沥青。

为提升中间相沥青的物化性质,研究者进行了一系列尝试研究。Li Lei等[6]利用煤焦油沥青和生物焦油共炭化制备中间相沥青,研究发现在反应中加入适量生物焦油可以有效改变中间相分子结构,使稠环芳烃携带更多的烷烃(环烷烃)侧链,并显著改善中间相沥青的流变性能。金钊等[7]利用C9树脂与萘沥青共热缩聚处理实现对中间相沥青组成、光学织构及其物理性能的调控,同时以此为原料制备出高性能中间相沥青基碳纤维。上述研究表明,通过搭建合适的共炭化反应体系,可以优化中间相沥青的物化性质,使其二次加工性能增强。尽管人们对不同共炭化反应体系进行了深入研究,但是利用特殊构型的高分子化合物与富芳烃馏分油进行均相共炭化反应制备中间相沥青的研究却鲜有报道。……

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