专利名称：一种中间相炭微球的制取方法
技术领域：
本发明属于炭素材料领域，主要涉及中间相炭微球的制取。
中间相炭微球是炭素材料领域重点开发的新型炭素材料之一，它是相关部门一系列前沿技术取得突破和发展的关键性材料。中间相炭微球粉末可用于各种功能材料，它的石墨化产品是优良的锂离子电池负极材料。以中间相炭微球为原料制造的特种炭素制品具有超细结构和优异的各向同性、抗氧化性和耐烧蚀性，可作为各种结构零部件。
较早的中间相炭微球的制取大都是在没有使用添加剂的状态下进行的。存在问题是聚合反应时间长、聚合反应温度高、产品收率低。为克服这些缺点，近几年开发了各种添加剂。特公昭62-25193中采用热处理或氢化处理相结合先制得不含游离炭的沥青，使用芳香族溶剂将上述沥青分离为可溶成分和不溶成分，将得到的溶剂可溶成分与溶剂不溶成分改变比例后混合，再次进行热处理，以此实现光学各向异性小球体即中间相炭微球的高收率。特开平7-26852中，在煤焦油或煤沥青中添加0.5-25％重量比的三环或三环以上的芳香族化合物，以此提高中间相炭微球的收率。在特开平7-126659中，是在煤焦油或煤焦油沥青中添加0.5-10％重量比的炭黑，实现了中间相炭微球产率的一定提高。
上述各种改进方法的不足是，或者制取过程复杂化，或者添加成分不易获得，或者产品收得率提高不十分显著。
本发明的目的在于提供一种原料来源广泛，成本低，且工艺简单，能够明显提高中间相炭微球收得率的中间相炭微球的制取方法。
针对上述目的，本发明所述的中间相炭微球制取方法的工艺流程包括原料配备、混合、聚合反应、分离和干燥。现将各工序分述如下(1)原料配备原料配备时，原料组成包含基本原料和催化剂，其原料组成的成分配比(wt％)为基本原料80-99.9％，催化剂为0.1-20％，
基本原料为煤焦油或煤沥青中任一种或两者之和；催化剂为铁、钴、镍的卤化物或铁、钴、镍的卤烷取代物中任一种或任两种以上之和；卤素元素为氟、氯、溴、碘中任一种。
另外，煤焦油和煤沥青可分别用石油工业重油和石油沥青代替，也可由上述原料加工而成的二次重质芳烃代替。
煤焦油或煤沥青或其替代物可为液态或固态，催化剂可直接使用，也可担载在其它载体上使用。
(2)聚合反应将按照原料组成的成分配比配备的基本原料装入聚合反应器中进行聚合反应，聚合反应的参数如下压力(Pa)1.0×103-1.0×107Pa温度(℃)350-500时间(h)0.01-10气氛惰性气体或自身反应产生的保护气氛。
聚合反应后，获得中间相炭微球和基质的混合物。
(4)分离采用溶剂分离法、离心分离法或沉淀分离法将中间相炭微球从中间相炭微球与基质的混合物中分离出来，获取中间相炭微球。
溶剂分离法可采用吡啶、喹啉等溶剂，也可采用其它芳烃或烷烃溶剂，用过滤方法从所得的混合液中分离出中间相炭微球。
离心分离法在离心机上进行。
沉淀分离法是将聚合反应物与溶剂形成的液相一固相混合物在沉淀池中进行沉淀分离，所得固相物即为中间相炭微球。
(5)干燥经分离所得的中间相炭微球经干燥后，即成为本发明所述的中间相炭微球。其干燥温度为150-350℃，真空度为1.0×102-1.0×103Pa，挥发分控制在10-12％。
本发明可通过调整原料的品种、成份配比及聚合反应的参数，控制中间相炭微球的粒度、粒径分布及表面状态。
采用本发明所述的方法制取中间相炭微球的粒度为0.1-100μm，中间相炭微球的收率25-70％。
采用本发明所述的方法，可制取中间相炭微球含量高的沥青。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1、原料来源广，价格低廉，成本低。
2、生产工艺简单，易于与现有生产工艺结合，便于产业化。
3、产品收率高，突破了一般认为中间相炭微球收率不超过20％的常规；4、产品粒径、形态、微观结构可控；5、此方法制取的产品具有广泛用途。
实施例采用本发明所述的方法，按照其工艺流程，制备了多批中间相炭微球。其中六批试验的原料组成成分配比如表1所示。原料经混合后装入聚合反应器进行聚合反应，其反应参数如表2所示。聚合反应后进行分离，随后干燥，分离方式和干燥参数如表3所示。经干燥后，即获得本发明所述的中间相炭微球。所得中间相炭微球的粒度及其收得率如表4所示。
为了对比，将现有技术中，采用其它方法制备中间相炭微球的三个比较例有关参数也加入了相应的表中。表1实施例原料的组成成分配比(wt％)
表2实施例聚合反应参数
表3实施例聚合反应产物分离方式及干燥参数
表4实施例中间相炭微球的粒径及收得率
权利要求
1.一种中间相炭微球的制取方法，其工艺流程包括原料配备、聚合反应、分离、干燥，其特征在于(1)原料配备时，原料组成包含基本原料和催化剂，其原料组成的成分配比(wt％)为基本原料80-99.9％，催化剂为0.1-20％，基本原料为煤焦油或煤沥青中任一种或两者之和；催化剂为铁、钴、镍的卤化物或铁、钴、镍的卤烷取代物中任一种或任两种以上之和；卤素元素为氟、氯、溴、碘中任一种；(2)聚合反应的参数为压力(Pa)1.0×103-1.0×107温度(℃)350-500时间(h)0.01-10气氛惰性气体或自身反应产生的保护气氛。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于煤焦油或煤沥青可分别用石油工业重油或石油沥青代替，也可由上述原料加工而成的二次重质芳烃代替。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于依照本发明所述的方法可制取中间相炭微球含量高的沥青。
全文摘要
本发明属于炭素材料领域。主要涉及中间相炭微球的制取。本发明工艺流程包括原料配备、聚合反应、分离和干燥。原料组成包含基本原料和催化剂,其成分配比(wt%)为:基本原料80—99.9%,催化剂0.1—20%;基本原料为煤焦油或煤沥青中任一种或两者之和,催化剂为铁、钴、镍的卤化物或铁、钴、镍的卤烷取代物中任一种或任两种以上之和。聚合反应参数为:温度为350—500℃,压力为1.0×10
文档编号C01B31/02GK1272453SQ00107908
公开日2000年11月8日 申请日期2000年5月26日 优先权日2000年5月26日
发明者马军旗, 尚尔超, 张殿浩, 李辉, 丁晓阳 申请人:冶金工业部鞍山热能研究院