煤焦油与石油焦油热缩聚的比较研究
煤焦油沥青与石油沥青作为炭材料的前驱体，*初被用作炼铁焦炭的粘结剂、电极用浸溃剂、铝电极和电弧炉石墨电极。D随着人们对其结构特点的进一步深入了解，又逐渐被用于制备通用级炭纤维和高性能炭纤维，C-C复合材料中间相炭微球、锂离子电极、篼密度炭等制品中。煤焦油沥青与石油沥青须经适当方法改质使其具备不同的结构特征，以满足不同高性能制品的生产需要。
广泛用来改质沥青的方法有热缩聚、空气氧化11、加氢、通过蒸馏、溶剂抽提去除沥青轻组分以及添加三氯化铝、硫、碘、碳黑促进沥青组分聚合，空气氧化和热缩聚是*广泛应用的方法，空气氧化形氧自由基，使分子产生交联结构而热缩聚形成A香平面大分子，不影响中间相的发展。本文通过煤焦油与石油渣油热缩聚，制备了一系列具有相近软化点的煤焦油沥青与石油沥青，比较两种原料通过热缩聚所制取沥青的组成结构，以及所成焦的光学组织等性质的不同，有助于制取具有较篼焦收率和较篼光学各向异性含量的沥青1焦。
1实验部分1.1原料煤焦油原料的基本性质见第81页表1.石油渣油原料的基本性质见第81页表2. 1.2热缩聚实验将约100g原料煤焦油或石油渣油放人一直径为80mm，高为120mm的不镑钢容器中揽拌，以3C/min的升温速度升至反应温度，反应过程中氮气流量为15L/h. 1.3焦化实验煤焦油或石油沥青装人玻璃管中（高160mm，直径15mm）称重，置人管式反应器中（高200mm，直径20mm），反应器密封后放人保持在恒定温度为480C的炭化炉中，在炭化同时产生的气体通过定压阀排掉，将压力调节到规定水平，直至炭化结束，从管中取出制得的块状焦进行测定。
表1原料煤焦油与煤焦油沥青的性质丁表2原料石油渣油与石油沥扉的性质1.4分析与测试元素分析。C，H，N，S元素含量在德国Var-iEL元素分析仪上测定，0含量采用差减法。
80方法测定，正庚烷不溶物（HI）按GB2291―80方法测定。
核磁共振波谱分析。核磁共振波谱图在瑞士布鲁克（BrukeiODRX―300超导核磁共振波谱仪上获得，以CS2为溶剂，'H-NMR工作频率为300.13MHz，扫描宽度为20X10-V3C-NMR工作频率为75.4 MHz，扫描宽度为300X1CT6，采用反转门控去偶技术，累加次数为2万次。
显微结构。焦块用硫磺包埋经磨片、抛光后，在德国产LeitzORTHO-RLOT1350型光学显微镜上观察。
2结果与讨论由表1和表2可知，随着反应时间的增加，煤焦油和石油渣油沥青的软化点、焦收率不溶物含量逐渐提高，H/C原子比逐渐降低。表明热缩聚促进了煤焦油和石油渣油脱氢聚合反应的进行。但不同原料处理得到具有相近软化点的沥青性质具有一定差异，从样品的元素分析可知，随着反应时间的增加，沥青的氢含量、H/C原子比逐渐降低，相近软化点的煤焦油沥青与石油沥青相比，煤焦油沥青具有较低的氢含量和较低的H/C原子比。而两种系列沥青的氧含量和/C原子比相差不大。
族组成分析比较表明，随着热缩聚反应时间的增加，煤焦油和石油渣油沥青不溶物含量都有较大增加，石油沥青正庚烷不溶物（H1）含量随时间增加，沥青样品PR4和HI含量达到80.4%.但没有生成甲苯不溶物，而煤焦油沥青随着反应时间的增加，正庚烷可溶物甲苯不溶物（HI-TS）和甲苯不溶物（TI）含量都逐渐增加，煤焦油沥青样品CT4的HI-TS和TI含量分另丨达到44.随着热缩聚时间的增加，两种系列沥青的焦收率都有较大提高，但通过对不同原料得到的具有相近软化点的沥青的焦收率比较可知，所有煤焦油沥青比石油沥青具有较高的焦收率，通过族组成分析可知，石油沥青分子量较低，在焦化过程中轻组分的蒸馏和一些不稳定化合物的热解使焦收率降低。
石油沥青在偏光显微镜下观察呈光学各向同性，在反应过程中没有中间相产生。而煤焦油沥青样品CT1和CT2在偏光显微镜下观察虽呈光学各向同性，但沥青样品CT3和CT4则有中间相小球产生。原因是煤焦油反应性低，在较高的反应温度下生成中间相。从两种系列沥青所成焦的偏光显微照片可知，煤焦油沥青成焦后均生成各向异性广域光学结构（见），石油沥音成焦后也均生成各向异性广域光学结构（见>，表明煤焦油和石油渣油热缩聚得到的沥青成焦后，光学组织结构差异不大。
煤焦油沥育所成焦的偏光光学显微照片石油沥扉所成焦的偏光光学显微照片煤焦油沥青和石油沥青通过iH-NMRC-NMR谱图解析而得的平均分子结构参数见表3.通过比较可知，对于相同软化点的煤焦油沥扉与石油沥扉，石油沥扉含有较高的链平均碳。随着反应时间的增加，煤焦油沥青侧链的碳氢重量比增加，样品CT3的侧链碳氢重量比为19.01.而石油沥青侧链的碳氢重量比变化不大。相应地煤焦油沥青侧链的氢碳原子比较低。另外通过比较可知，与相同软化点的煤焦油沥青相比，石油枥青具有较高的取代芳香碳百分率（CSK）和芳香环取代百分率（AS%），而且，随着反应时间的增加，石油沥青的这两项平均分子结构参数都逐渐增加，样品PR4的取代芳香碳百分率和芳香环取代百分率分别达到34.25和表3改沥青的平均分子杷构参数热缩聚促进了煤焦油和石油淹油脱氢聚合反应的进行，可提高煤焦油和石油淹油沥青的软化点、焦产率和不溶物含量，相同软化点的煤焦油沥青具有较高的焦收率，煤f油沥青与石油沥青成焦后均生成各向异性广域光李结构，煤焦油和石油渣油热缩聚得到的沥青成焦后，光学组织结构差异不大。
