[发明专利]一种各向同性焦的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物油、沥青、焦油及类似物或它们与合成树脂的化合物的焦化技术领域，具体涉及一种各向同性焦的制备方法。

背景技术

各向同性焦沿三大晶体轴向的热膨胀值接近相等，是由沥青经延迟焦化制得。各向同性焦具有以下特点：热膨胀系数CTE<1.5、硫含量S<1.6wt.%、良好的高温性能、导电性和导热性好、高强度、高致密性、灰分含量低、耐腐蚀、低电阻率、化学稳定性高。各向同性焦以其独特的性能，与各向异性焦一样在炭素工业中有着举足轻重的作用，应用的范围涉及到机械、冶金、半导体、原子能和宇航等领域。如高温高压下的机械密封制品、放电加工技术中的电极、耐冲击摩擦磨损的机械零件、原子能反应堆的石墨减速层材料等。

制备各向同性焦的方法有：1、空气氧化法，通常采用煤焦油或石油渣油经空气氧化法；2、碱金属或其氢氧化物催化法制备各向同性沥青，再经延迟焦化制备各向同性焦；3、采用中间相微球，经加压成型和焙烧制备各向同性焦。由煤焦油或石油渣油经空气氧化法制备各向同性焦时间长，能耗大；添加碱金属或其氢氧化物作催化剂，需脱除残存的催化剂杂质；采用中间相微球为原料，工艺冗长，污染严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述各向同性焦制备方法的缺点，提供一种耗时短、收率高、无需脱除催化剂残渣以及环境污染小的各向同性焦的制备方法。

解决上述技术问题所采用的方案由下述步骤组成：

1、溶剂热过滤

将煤焦油与溶剂按体积比为1:0.1～3搅拌均匀后加入过滤釜中，加热至70～200℃，用惰性气体加压，压力控制在0.1～1.0MPa，得到精制煤焦油。

上述的煤焦油为高温煤焦油、中温煤焦油或低温煤焦油；溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮、酚油、喹啉、萘油中的任意一种；所述的过滤釜是以800～2000目的白钢网为滤网，并在滤网上铺设助滤剂，助滤剂为珍珠岩、细沙、白土、石墨粉、硅藻土、石棉中的任意一种或两种以上的混合物。

2、氧化交联

将步骤1得到的精制煤焦油与树脂按质量比为100:1～20加入反应釜中，搅拌并通入空气或氧气，气体的流量为每100g原料0.1～2.0mL/分钟，加热至200～260℃，反应2～6小时，得到氧化沥青。

上述的树脂为松香、虫胶、环氧树脂、酚醛树脂、糠醛树脂中的任意一种。

3、延迟焦化

将步骤2所得氧化沥青在压力为0.1～3.0MPa的惰性气氛中400～600℃焦化反应8～12小时，得到生焦。

4、煅烧

将步骤3所得生焦在800～1000℃下煅烧0.5～2小时，得到各向同性焦。

本发明的溶剂热过滤步骤1中，优选将煤焦油与溶剂按体积比为1:0.5～2搅拌均匀后加入过滤釜中，加热至90～150℃，用惰性气体加压，压力控制在0.3～0.8MPa，得到精制煤焦油，最佳条件为：将煤焦油与溶剂按体积比为1:1搅拌均匀后加入过滤釜中，加热至130℃，用惰性气体加压，压力控制在0.55MPa，得到精制煤焦油。其中所述的溶剂优选甲苯或二甲苯。

本发明的氧化交联步骤2中，优选将步骤1得到的精制煤焦油与树脂按质量比为100:5～15加入反应釜中，搅拌并通入空气或氧气，气体的流量为每100g原料0.5～1.5mL/分钟，加热至220～250℃，反应3～5小时，得到氧化沥青，最佳条件为：将步骤1得到的精制煤焦油与树脂按质量比为100:10加入反应釜中，搅拌并通入空气或氧气，气体的流量为每100g原料1.0mL/分钟，加热至230℃，反应4小时，得到氧化沥青。

本发明的延迟焦化步骤3中，优选将步骤2所得氧化沥青在压力为0.5～2.5MPa的惰性气氛中450～550℃焦化反应8～12小时，得到生焦，最佳条件为：将步骤2所得氧化沥青在压力为1.5MPa的惰性气氛中500℃焦化反应12小时，得到生焦。

本发明的煅烧步骤4中，最佳条件为：将步骤3所得生焦在1000℃下煅烧1小时，得到各向同性焦。

本发明与现有的各向同性焦的制备方法相比，具有耗时短、收率高、无需脱除催化剂残渣以及环境污染小等优点，可用于制备各向同性焦。

附图说明

图1是实施例1得到的各向同性焦的偏光显微镜照片。

图2是实施例2得到的各向同性焦的偏光显微镜照片。

图3是实施例4得到的各向同性焦的偏光显微镜照片。

图4是实施例6得到的各向同性焦的偏光显微镜照片。

具体实施方式