[发明专利]一种高导电率低热膨胀系数的复合炭材料制备方法

说明书

本发明公开了一种高导电率低热膨胀系数的新型复合炭材料制备方法。即在精制煤沥青中引入中间相炭微球，加入一定量催化剂，在一定条件下经二者反应、碳化及石墨化，得到一种具有高导电率和低热膨胀性的复合炭材料。这种复合炭材料同具有低电阻率、低热膨胀系数的日本三菱针状焦相比，其电阻率和热膨胀系数分别减小了24.4%和33.1%，而真密度提高了5.6%。

技术领域

本发明涉及一种以煤沥青为原料，通过一系列处理，可制备出具有高导电率和低热膨胀系数的新型复合炭材料的方法，属于煤化工和材料加工技术领域，具体为一种高导电率低热膨胀系数的复合炭材料制备方法。

背景技术

煤沥青为煤焦油加工过程的副产物。由于我国是生产焦炭的大国，因而每年副产的煤焦油数量非常可观。统计表明，2016年我国焦炭产量为44911.5万吨，由此可估算出煤沥青的数量至少为1100万吨。煤沥青由于碳化产率高，常被用作制备各种炭材料的原料，如电极材料、活性炭，中间相炭微球（MCMB）、炭纤维、针状焦等。尤其是，炭材料具有优异的耐高温性和稳定性，良好的导电性，常被用在高温领域作为电极材料。然而，较高的热膨胀性极大限制了在它们在高温领域的应用。目前所用的低热膨胀性炭材料主要是通过进口的针状焦解决，缺乏自主研发的替代炭材料产品。

发明内容

为解决上述问题，本发明利用煤沥青富含稠环芳烃组分易于形成有序层状组织的特性和中间相炭微球（MCMB）更易于石墨化的特点，将其二者按照一定比例混合，借助‘反应的途经’将各自优势发挥出来，从而制备出具有高密度、高导电性和低热膨胀性的复合炭材料。该材料有望在高性能电极和航天航空领域发挥作用。

一种高导电率低热膨胀系数的复合炭材料制备方法，在粉碎后粒度小于75μm的精制煤沥青中加入质量百分数为30-55%的中间相炭微球（中间相炭微球与精制煤沥青的质量百分比为30-55%）、0.1-0.3%的苯磺酸（苯磺酸与精制煤沥青的质量百分比为0.1-0.3%），经搅拌达到均匀后，置于高压反应釜中；然后在压力为3-7大气压下、升温速率为5-10℃/min、氮气保护条件下将高压反应釜温度从室温加热至350℃并保温30min，然后以升温速率1℃/min将温度升至410℃并保温4h，之后再以0.5℃/min的升温速率缓慢升至550℃并保温2h，经自然冷却至室温，粉碎粒度小于75μm，再在氮气气氛下以20℃/min升温速率从室温加热至1500℃，保温5h，自然冷却至室温后，即为所制复合炭材料，上述精制煤沥青的灰分和一次性喹啉不溶物含量应分别小于0.1%和0.3%。

上述的一种高导电率低热膨胀系数的复合炭材料制备方法，所述中间相炭微球粒径为1-100μm。

本发明创新点在于解决了目前炭材料导电性低和热膨胀性高的问题，克服了常见炭材料难以满足在高温环境中性能下降的弊端；将低值煤沥青转变为具有高附加值的新型复合炭材料。这种复合炭材料同具有低电阻率、低热膨胀系数的日本三菱针状焦相比，其电阻率和热膨胀系数分别减小了24.4%和33.1%，而真密度提高了5.6%。

附图说明

为使本发明实施例的技术方案和优点更加清楚，下面给出了本发明实施例中的附图。

图1为本发明实施例1中的SEM图。

图2为本发明实施例1中的CTE图。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明进行详细说明。

实施例1