[发明专利]一种中温煤沥青的改性方法及产品

说明书

技术领域

本发明涉及中温煤沥青的改性方法及产品领域。

背景技术

目前比较成熟的且在工业上应用较为广泛的改制沥青生产技术是热聚合技术和硬沥青真空闪蒸技术，这两种技术能在一定程度上改善煤沥青的性能，但改善程度有限。在煤沥青中添加化学活性剂是目前煤沥青改性研究的主要方向，使用化学活性剂改性煤沥青，不仅可以促进煤沥青分子相互交联，提高煤沥青的平均分子量，还可以阻止炭化过程中轻组分的挥发，提高煤沥青的残炭率。

B.Grzyb等人分别采用聚丙烯腈和聚乙烯基吡啶对煤沥青进行改性，研究表明，这在很大程度上改善了煤沥青的炭化行为，提高了煤沥青的残炭率(B.Grzyb,J.Machnikowsiki,J.V.Weber,etal.Mechanismofco-pyrolysisofpitchwithpolyvinylpyridine[J].JournalofAnalyticalandAppliedPyrolysis,2004,72:121-130.)。B.Petrova等人用强氧化剂H₂SO₄、HNO₃、H₂O₂处理煤沥青，结果表明，处理过的煤沥青中TI和QI含量增加，煤沥青的软化点和C/H原子比得到提高(Bpetrova,TBudinova,NPetrov,eta1.Effectofdifferentoxidationtreatmentsonthechemicalstructureandpropertiesofcommercialcoaltarpitch[J].Carbon,2005,43:26l-267.)。宋世华等人采用二乙烯基苯（DVB）和对甲基苯甲醛（PMB）在对甲苯磺酸的作用下对煤沥青进行了改性，使煤沥青中的活性小分子相互交联成大分子，可以有效的提高煤沥青的软化点，残炭率，以及改善煤沥青炭化产物的石墨化性能(宋士华，魏健宁.对甲基苯甲醛改性煤沥青的改性机理研究[J].九江学报，2007(3):82-84.)。张文娟等人采用肉桂醛作为改性剂，在对甲苯磺酸的作用下对煤沥青进行了改性的对比研究，获得了较高残炭率和易石墨化的改性煤沥青(WenjuanZhang,TiehuLi,MengLu,etal.Acomparativestudyofcharacteristicsandcarbonizationbehaviorsofthreemodifiedcoaltarpitches[J].Carbon,2013,60:564.)。肖劲等人采用通过向熔化沥青中加入油酸或邻苯二甲酸二丁酯与超细石墨粉或粒度不大于40μm炭粉作为改性剂，达到在确保沥青高温结焦值的前提下，改善沥青在混捏温度(160～180℃)下的流变性的目的（CN101812235A）。任利华等人采用甲醛、三聚甲醛或多聚甲醛作为改性剂对软化点＜130℃的煤沥青进行改性，通过控制聚合反应的温度、压力和时间，生产出软化点在一定范围内可调整，软化温度范围宽，可塑性大，具有线性树脂分子结构的改性煤沥青（CN1760331A）。Cukier等人用N-甲基吡咯烷酮和煤焦油馏分作改性剂，通过物理方法实现对沥青族组分的调控，制备出QI组分含量及其平均粒径低，灰分较低，TI组分和树脂含量高的改质沥青（US4604184）。但上述方法使用的改性剂较昂贵，或改性工艺复杂，难于工业化应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种中温煤沥青改性方法，该改性方法操作步骤简单，使用的改性剂价格便宜，可有效提高中温煤沥青软化点、结焦值，且更能对煤沥青微观结构进行有效调控。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种中温煤沥青改性方法，包括以下步骤：

（1）原料混合：将无水AlCl₃与中温煤沥青按重量比2～12wt%在混料机中混合均匀，混合的时间为40-80min；

（2）反应：将步骤（1）所得混合原料送入反应釜中，通入N₂排除反应釜内的空气，将温度首先升至95-105℃，优选98-102℃，并保温25-35min，优选30-35min，然后，再升温至200～320℃，反应1～5h，冷却至室温；

(3)洗涤：将步骤（2）反应后冷却所得物料粉碎，然后用0.08-0.12mol/L，优选0.1mol/L的稀盐酸洗涤，过滤2次以上，真空干燥以除去改性剂AlCl₃和水分，即得改性后的中温煤沥青。