[发明专利]一种中间相沥青的制备方法

说明书

本发明公开一种中间相沥青的制备方法，所述方法包括N次热聚合反应，所述N为1以上整数，优选为2以上整数，进一步优选为2；每次热聚合反应后均进行快速降温处理；所述降温速率为20‑150℃/min，优选50‑100℃/min，快速降温至热聚合反应温度的60%‑90%，优选60%‑90%。所述方法能够连续生产高纯中间相沥青，可用于生产高端碳纤维。

技术领域

本发明属于中间相沥青制备技术领域，涉及一种中间相沥青的制备方法，具体地说涉及一种用于生产高端碳纤维的中间相沥青的制备方法。

背景技术

沥青基碳纤维根据其机械性能可分为两类：一种是通用级沥青基碳纤维，力学性能较低，以各向同性沥青为制备原料；一种是高性能沥青基碳纤维，这种纤维力学性能优异，以各向异性沥青为原料。后一种纤维是由中间相沥青转化而成的，中间相沥青大分子在纺丝过程中由于剪切力作用和拉伸作用定向排列被保持下来，从而制得高强度、高模量碳纤维，同时具有优良的传热和导电性能，在军工及航天领域发挥着独特作用。为了得到高性能的中间相沥青基碳纤维，原料中间相沥青应满足：低灰分，低金属离子和杂原子；中间相含量：98%-100%，平面性要好；软化点为230℃-280℃；纺丝温度下粘度低；良好的可纺性和热稳定性，喹啉不溶物含量低。以目前的认识，为了获得较好平面结构的中间相沥青，原料热处理过程，芳烃化合物迫位连接程度越高，分子定向排列程度越好，形成的中间相大面积广域性越高，中间相沥青的纺丝性能越好，获得的碳纤维产品性能越高。

中国专利CN105238431A公开了一种催化油浆氢化还原-共炭化制备中间相沥青的方法，以环烷基或中间基原油的 FCC 油浆作为原料，在AlCl₃催化剂的作用下，将卤代烷与原料混合，升温至 280～350℃，压力为 0～2MPa下，反应5～20h，得到改质油。取改质油大于400℃的馏分油，将馏分油与共炭化剂混合，在360～480℃，反应压力为4～10MPa下，反应2～10h，得到高品质的中间相沥青；日本专利特开昭61-83317公开了一种采用AlCl₃催化反应萘等芳烃化合物合成齐聚沥青并获得低软化点中间相沥青的方法，但AlCl₃与沥青的反应使其分离与回收变得困难，影响了最终中间相沥青的应用。

中国专利CN101525543A公开了一种中间相沥青的制备方法，将精萘、氟化氢和三氟化硼按10∶1～5∶2～6的质量比配料，送入聚合釜中，开启搅拌，控制压力为10～25MPa，温度为150～200℃，反应4～6小时，然后升高压力至25～30MPa，升高温度至260～310℃，继续反应4～6小时得到中间相沥青，但氟化氢和三氟化硼对设备的腐蚀较为严重，这些不仅带来操作安全防护、环保等问题，且由于不可避免的引入金属离子，使得最终所得沥青的纯化变得更加困难，同时也使这种工艺的产业化难度加大，目前国内采用这一工艺路线的研究单位及企业几乎都受到安全隐患的影响而处于停滞阶段。

中国专利CN98117507.4公开了对基本不含二甲苯不溶物的重油或催化裂化澄清油制备中间相沥青的方法。沥青先经过两次不同的热处理，然后在供氢溶剂的存在下进行加氢处理，最后再进行一次热处理得到中间相沥青。该方法热处理过程中易出现过度缩聚的现象，稳定控制存在一定的难度，且在供氢溶剂的存在下进行加氢处理，容易使芳烃的迫位缩合向渺位缩合发展，影响中间相沥青的平面结构。

中国专利CN102942945A公开了一种可溶性中间相沥青的制备方法，取低软化点原料沥青或乙烯焦油，在惰性气氛中热处理，然后短程蒸馏或闪蒸物料，脱除轻馏分，收集重馏分，即重组分沥青，将重组分沥青温度降至 320 ～ 400℃，脱除体系内轻组分，收集重组分，得到中间相沥青。但该方法没有考虑中间相沥青高温热稳定性差的问题，反应过程易过度缩合，影响中间相沥青纺丝性能，最终无法生产出高性能碳纤维。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种中间相沥青的制备方法，所述方法能够连续生产高纯中间相沥青，可用于生产高端碳纤维。