磁場作用下制備煤系針狀焦的原料改性及工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、針狀焦是炭素材料中大力發(fā)展的一種優(yōu)質(zhì)炭,具有低熱膨脹系數(shù)、高密度、高電導、低燒蝕和低晶脹等優(yōu)點,被廣泛用于工業(yè)、國防、環(huán)保、能源等領域。然而,迄今為止,世界上只有美、日、英、德等國家的幾家公司能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的針狀焦,且生產(chǎn)技術一直高度保密,所以針狀焦市場一直被壟斷。我國在上世紀80年代起步研究針狀焦,但到目前為止仍處于研制階段,尚無針狀焦產(chǎn)品,煉鋼所需要的制備UHP的針狀焦仍然只能依賴進口,嚴重制約了國內(nèi)電爐煉鋼技術向大型化發(fā)展,使煉鋼

2、成本和能源消耗居高不下。所以,如何在有限工藝條件下制備出優(yōu)質(zhì)針狀焦仍是一個具有重大意義的課題。
　　 本論文以溶劑法除去喹啉不溶物的中溫煤瀝青為原料,在自制的不銹鋼反應釜中進行熱聚合反應制備針狀焦。通過改變聚合反應體系最高溫度、最大壓力、添加不同添加劑、施加磁場等方式探討了不同條件下制備針狀焦的結(jié)構和性能的改變。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、偏光顯微鏡、紅外光譜分析(FT-IR)、循環(huán)伏安法(CV)及電化

3、學交流阻抗(EIS)等方法對產(chǎn)物針狀焦的結(jié)構性能進行表征,得到結(jié)論如下:
　　 在適當?shù)膲毫l件下制備煤瀝青針狀焦性能得到提高,研究表明,0.4 MP的炭化體系壓力更有助于針狀焦前趨體的生長、融并;同樣,溫度在針狀焦的形成過程中起到了非常重要的作用,520℃時,熱聚溫度高,縮合反應充分進行,使得針狀焦結(jié)構更加細致。當體系最大壓力0.4MPa,體系最高溫度520℃時制備的針狀焦作為電極材料具有最好的電化學可逆性、最大的比電容值,并

4、且其電化學活性高,傳遞性好,表現(xiàn)出較好的電容特性及功率特性。
　　 導電炭黑、天然鱗片石墨等添加劑添加到制備針狀焦的原料煤瀝青中,對有序針狀焦的生成沒有產(chǎn)生預期的正面影響。此類添加劑的加入,在一定程度上阻礙了中間相小球的長大、融并,使生成針狀焦過程中必經(jīng)的中間相體受限,經(jīng)高溫煅燒后制備的針狀焦有序度下降,電化學傳遞性變差。
　　 磁場與添加劑共同作用于炭化體系,有效改善了針狀焦的有序度,.所制備的針狀焦樣品優(yōu)于單一煤瀝青