專利名稱：一種中間相瀝青的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種中間相浙青的制備方法，特別是一種煤系或者石油系中間相浙青的制備方法。
背景技術：
中間相浙青是一種由相對分子質量370-2000的多種盤狀稠環芳烴組成的聚合物，由于原料豐富、價格低廉、殘炭率高、氧化活性高、高純度、低粘度、高度可紡性等優點而用于制造多種重要的炭材料，如針狀焦、中間相浙青基炭纖維、中間相浙青基炭負極材料、 中間相浙青基炭/炭復合材料、中間相浙青基泡沫炭、高溫潤滑劑、催化劑載體等等。其中針狀焦是超高功率電爐煉鋼用的超高功率電極(UHP)的唯一材料；中間相浙青基炭纖維的比強度、比模量都相當高，而且有耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊、熱膨脹系數接近零等特性，能與樹脂、金屬陶瓷、水泥等材料廣泛地復合；中間相浙青基炭負極材料是一種新型的鋰離子蓄電池負極材料，制備工藝簡單，成本低。原料浙青有煤、石油、萘，由于各種浙青原料性質千差萬別，其分子大小、分子量分布及結構組成各不相同，所以要得到高質量的中間相浙青，必須有針對性地對原料浙青進行改性處理以脫除灰分雜質和調整原料結構及組成分布。為此，產生了許多浙青調制方法， 例如新中間相法、催化改質法、加氫還原法、共炭化法等。但上述方法制備的中間相浙青軟化點都在260°C以上，軟化點太高不能滿足制備高級炭材料的要求。
發明內容
本發明要解決的技術問題是解決現有方法制備的中間相浙青軟化點高，不能滿足制備高級炭材料的要求的技術問題，本發明提供一種煤系或者石油系中間相浙青的制備方法，它制備的中間相浙青軟化點低于260°C，可用于制造多種重要的炭材料，如針狀焦、中間相浙青基炭纖維、中間相浙青基炭負極材料、中間相浙青基炭/炭復合材料、中間相浙青基泡沫炭、高溫潤滑劑、催化劑載體等等。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種中間相浙青的制備方法，該方法包括兩個步驟1)選用煤浙青或石油浙青為原料，加入烯烴和傅克烷基化催化劑，將原料浙青烷基化；2)將烷基化浙青進行熱縮聚反應，得成品。作為優選，一種中間相浙青的制備方法，步驟包括1)將煤浙青或者石油浙青、傅克烷基化催化劑置入高壓釜中，通入氮氣，流量l-5L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率 200-350r/min，升溫至100-200°C時通入烯烴，壓力保持在3_45MPa，反應3_8小時，將催化劑與烷基化浙青分離；2)將烷基化浙青在I-IOMPa壓力、溫度380-400°C下加熱處理4-10 小時，然后在真空度為100-300mmHg、410-450°C恒溫停留1_10小時，得成品。作為優選，中間相浙青的制備方法，步驟包括1)將煤浙青或者石油浙青、傅克烷基化催化劑置入高壓釜中，通入氮氣，流量2-4L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率250-300r/ min，升溫至140-180°C時通入烯烴，壓力保持在15_24MPa，反應4_6小時，將催化劑與烷基化浙青分離；2)將烷基化浙青在5-8MPa壓力、溫度380-390°C下加熱處理7_8小時，然后在真空度為150-250mmHg、420-440°C恒溫停留2_6小時，得成品。作為優選，煤浙青是軟化點為75_90°C的中溫煤浙清。作為優選，石油浙青軟化點為85_95°C。作為優選，烯烴為乙烯、丙烯或1-丁烯。 作為優選，傅克烷基化催化劑選自98%濃硫酸、氟化氫、三氟化硼-氟化氫。本發明的有益效果是本發明將煤浙青或石油浙青分子邊緣烷基化，將煤浙青或石油浙青易于生成中間相的特點保留，烷基的存在使浙青流動性增加，從而可以制備出低軟化點的中間相浙青。
具體實施例方式下面結合實施例進一步敘述本發明所提供的以烷基化浙青原料制備中間相浙青的方法。實施例1 取軟化點為75°C的中溫煤浙青800g，氟化氫20g置入蒙乃爾高壓釜中，通入氮氣， 流量2L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率250r/min，升溫至140°C時通入丙烯，壓力保持在3MPa， 停留4小時得到烷基化浙青。后將壓力卸除氟化氫揮發，將烷基化浙青在SMPa壓力、溫度 390°C下加熱處理10小時，在真空度為100mmHg、420°C下停留1小時熱處理得到100%光學各向異性的中間相浙青，軟化點為259°C。其中中間相含量采用偏光顯微鏡估測得到；軟化點測定方法將1. 5克中間相浙青粉放入樣品管內(側管通入氮氣)，置于鹽浴中，然后以2 3K/min的升溫速率升溫，通過插入樣品管中的Imm粗的細鋼針來感觸樣品，當手感浙青微熔成片，整體有柔軟感覺時， 即為軟化點。實施例2:取軟化點為90°C的中溫煤浙青800g，氟化氫120g置入蒙乃爾高壓釜中，通入氮氣，流量4L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率300r/min，升溫至140°C時通入丙烯，壓力保持在 15MPa，停留6小時得到烷基化浙青。后將壓力卸除氟化氫揮發，將烷基化浙青在IOMPa壓力、溫度390°C下加熱處理10小時，在真空度為100mmHg、42(TC下停留2小時熱處理得到 100%光學各向異性的中間相浙青，軟化點為255°C。實施例3:取軟化點為92°C的石油浙青800g，氟化氫120g置入蒙乃爾高壓釜中，通入氮氣，流量lL/min，攪拌器攪拌，攪拌速率200r/min，升溫至140°C時通入丙烯，壓力保持在 15MPa,停留4小時得到烷基化浙青。后將壓力卸除氟化氫揮發，將烷基化浙青在5MPa壓力、 溫度400°C下加熱處理10小時，在真空度為1 OOmmHg、420°C下停留3小時熱處理得到90% 光學各向異性的中間相浙青，軟化點為258°C。實施例4:取軟化點為80°C的中溫煤浙青800g，98%濃硫酸IOOg置入不銹鋼高壓釜中，通入氮氣，流量5L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率350r/min，升溫至180°C時通入乙烯，壓力保持在3MPa，停留8小時后將壓力卸除，冷卻后將硫酸除去，得到烷基化浙青。將烷基化浙青在5MPa壓力、溫度380°C下加熱處理4小時，然后在真空度為200mmHg、420°C下停留10小時熱處理得到80%光學各向異性的中間相浙青，軟化點為251°C。實施例5 取軟化點為95°C的石油浙青800g，98 %濃硫酸IOOg置入不銹鋼高壓釜中，通入氮氣，流量lL/min，攪拌器攪拌，攪拌速率350r/min，升溫至200°C時通入1_ 丁烯，壓力保持在7MPa，停留8小時后將壓力卸除，冷卻后將硫酸除去，得到烷基化浙青。將烷基化浙青在 IOMPa壓力、400°C下停留7小時，后在真空度為150mmHg、440°C停留2小時熱處理得到85% 光學各向異性的中間相浙青，軟化點為253°C。實施例6 取軟化點為85°C的中溫煤浙青800g、氟化氫120g、三氟化硼180g置入蒙乃爾高壓釜中，通入氮氣，流量5L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率200r/min，升溫至120°C時通入丙烯， 壓力保持在24MPa，停留7小時得到烷基化浙青。后將壓力卸除氟化氫與三氟化硼揮發，在 8MPa壓力、390°C下停留10小時，后在真空度為250mmHg、45(TC下停留1小時熱處理得到 90%光學各向異性的中間相浙青，軟化點為255°C。實施例7 取軟化點為95°C的石油浙青800g、氟化氫220g、三氟化硼320g置入蒙乃爾高壓釜中，通入氮氣，流量2L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率300r/min，升溫至120°C時通入丙烯， 壓力保持在45MPa，停留4小時得到烷基化浙青。后將壓力卸除氟化氫與三氟化硼揮發，在 IMPa壓力、380°C下停留10小時，后在真空度為300mmHg、41(TC下停留4小時熱處理得到 100%光學各向異性的中間相浙青，軟化點為257°C。實施例8 取均均軟化點為85°C的石油浙青800g、氟化氫20g、三氟化硼80g置入蒙乃爾高壓釜中，通入氮氣，流量4L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率250r/min，升溫至100°C時通入1_ 丁烯，壓力保持在18MPa，停留3小時得到烷基化浙青。后將壓力卸除氟化氫與三氟化硼揮發， 在5MPa壓力、400°C下停留8小時，在真空度為250mmHg、41(TC下停留6小時熱處理得到 100%光學各向異性的中間相浙青，軟化點為242°C。實施例2至實施例8中的中間相含量、軟化點測試方法同實施例1以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種中間相浙青的制備方法，其特征在于該方法包括兩個步驟1)選用煤浙青或石油浙青為原料，加入烯烴和傅克烷基化催化劑，將原料浙青烷基化；2)將烷基化浙青進行熱縮聚反應，得成品。
2.權利要求1所述的中間相浙青的制備方法，其特征在于該方法的步驟包括1)將煤浙青或者石油浙青、傅克烷基化催化劑置入高壓釜中，通入氮氣，流量l-5L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率200-350r/min，升溫至100-200°C時通入烯烴，壓力保持在3_45MPa，反應3_8 小時，將催化劑與烷基化浙青分離；2)將烷基化浙青在I-IOMPa壓力、溫度380-400°C下加熱處理4-10小時，然后在真空度為100-300mmHg、410-450°C恒溫停留1_10小時，得成品。
3.權利要求2所述的中間相浙青的制備方法，其特征在于該方法的步驟包括1)將煤浙青或者石油浙青、傅克烷基化催化劑置入高壓釜中，通入氮氣，流量2-4L/min，攪拌器攪拌，攪拌速率250-300r/min，升溫至140_180°C時通入烯烴，壓力保持在15_24MPa，反應4_6 小時，將催化劑與烷基化浙青分離；2)將烷基化浙青在5-8MPa壓力、溫度380-390°C下加熱處理7-8小時，然后在真空度為150-250mmHg、420-440°C恒溫停留2_6小時，得成品。
4.權利要求1至3任一項所述的中間相浙青的制備方法，其特征是煤浙青是軟化點為 75-90°C的中溫煤浙清。
5.權利要求1至3任一項所述的中間相浙青的制備方法，其特征是石油浙青的軟化點為 85-95 °C
6.權利要求1至3任一項所述的中間相浙青的制備方法，其特征是烯烴為乙烯、丙烯或 1-丁烯。
7.權利要求1至3任一項所述的中間相浙青的制備方法，其特征是傅克烷基化催化劑選自98%濃硫酸、氟化氫、三氟化硼-氟化氫。
全文摘要
本發明涉及一種中間相瀝青的制備方法，特別是一種煤系或者石油系中間相瀝青的制備方法，該方法包括兩個步驟1)選用煤瀝青或石油瀝青為原料，加入烯烴和傅克烷基化催化劑，將原料瀝青烷基化；2)將烷基化瀝青進行熱縮聚反應，得成品。本發明解決了現有方法制備的中間相瀝青軟化點高，不能滿足制備高級炭材料的要求的技術問題，本發明制備的中間相瀝青可用于制造多種重要的炭材料，如針狀焦、中間相瀝青基炭纖維、中間相瀝青基炭負極材料、中間相瀝青基炭/炭復合材料、中間相瀝青基泡沫炭、高溫潤滑劑、催化劑載體等等。
文檔編號C10C3/02GK102181299SQ20111008227
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者李四中 申請人:東華紡織集團有限公司