[发明专利]一种类中间相沥青及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种类中间相沥青及其制备方法和应用，类中间相沥青的制备包括以下步骤：(1)将沥青原料在搅拌条件下加热至320～380℃，得到中间产品；(2)将中间产品在搅拌条件下继续加热至400～450℃，再降温至280～300℃，冷却即得到类中间相沥青。类中间相沥青分子活性高、聚合反应剧烈，结构复杂，具有良好的自烧结性，用于制备无粘结剂炭材料时可极大地降低生产制备成本，大幅缩短生产周期，提高了密封用炭材料的产能。

技术领域

本发明涉及炭材料领域，具体涉及一种类中间相沥青及其制备方法和应用。

背景技术

在机械密封行业中，现有密封材料一般通过石墨与树脂浸渍制备，这种方法制备的密封材料耐腐蚀、易加工、自润滑性好，但在材料受热时存在一定的缺陷：当材料受热达到一定温度时，因各组分的热膨胀系数不一，粘结剂易被挤出，使密封失效，若温度过高，则粘结剂会发生分解，炭化，使密封材料强度降低、不透性能差。而无粘结剂炭材料结构均匀、热膨胀系数小、导热性好，故能在更高的温度下使用，并能保持更加稳定、优良的性能。

无粘结剂炭材料结构均匀致密，密度大、抗折强度高、导热性好，并且制备工艺简单、成本低廉，是当前国内外新型炭材料的研究热点之一。目前，国内外的无粘结剂炭材料大多采用中间相小球作为原料，其制成品均为单相炭结构，且体积密度高、强度高。但中间相小球的制备工艺复杂、成本高，提高了无粘结剂炭材料的制备门槛和成本。

发明内容

本发明提供了一种类中间相沥青及其制备方法和应用，用以解决目前现有无粘结剂炭材料制备成本、门槛高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种类中间相沥青的制备方法，包括以下步骤：

(1)将沥青原料在搅拌条件下加热至320℃～380℃，得到中间产品；

(2)将中间产品在搅拌条件下继续加热至400℃～450℃，再降温至280℃～300℃，自然冷却即得到类中间相沥青。

上述技术方案的设计思路在于，本技术方案以改质煤沥青为原料，采用“热缩聚搅拌法”制备了类中间相沥青，而制备方法包括两段加热和两段保温过程，其中，沥青原料在加热到320～380℃后，聚合成核反应开始发生，加热至400～450℃时，晶核开始生长，逐渐发展为类中间相沥青；制备得到的类中间相沥青为有机物炭化成碳的前驱体，由于制备过程中有氧气的加入，所以分子活性更高、聚合反应更剧烈，所得结构更复杂，其物化性质介于沥青与焦炭之间，且具有良好的自烧结性，是无粘结剂炭材料的优良原料；其制备方法较之现有技术常用得中间相小球而言，工艺更为简单，条件更为温和，因此可极大地降低生产制备成本，同时保留与中间相小球近似的自烧结性等物化特性。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤(1)将沥青原料先快速加热至250℃～300℃，再在搅拌条件下加热继续至320℃～380℃。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤(1)中将沥青原料加热至320℃～380℃后，保温1h～1.5h。该保温过程可以有效增加成核点，促进晶核的形成。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤(2)中将中间产品加热至400℃～450℃后，保温2h～2.5h。该保温过程可使晶核以缩聚的方式持续长大，利于最终类中间相沥青的形成。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤(2)保温过程中时对中间产品保持搅拌。搅拌操作可使生成的类中间相沥青具有取向性，并可加速类中间相沥青的形成。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤(1)和步骤(2)中的加热升温速率为1～3℃/min。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤(1)和步骤(2)中搅拌速率是800～1200r/min。

作为上述技术方案的进一步改进，沥青原料为改质沥青。该沥青原料价格低廉，易于获得。