高效率的碳材料用高纯度沥青的制备方法_3

文档序号:9583020阅读:来源:国知局

[0064] 例如,上述第二溶剂可包含选自由哇嘟、异哇嘟、甲基糞、化晚、洗油、糞油、杂酪 油、蔥油、重油热分解副产物油、N-甲基化咯烧酬及它们的组合组成的组中的至少一种的第 二芳香族类溶剂、N-甲基化咯烧酬(ΝΜΡ,Ν-methylpyrrolidone)或它们的组合。 阳0化]在一实例中,上述第一溶剂可W为第一芳香族类单一溶剂,上述第二溶剂可W为 第二芳香族类溶剂。
[0066] 若除了上述第二溶剂为N-甲基化咯烧酬(NM巧的情况,则上述第一溶剂和上述第 二溶剂均为芳香族类溶剂,上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法与第一芳香族类 单一溶剂及第二芳香族类溶剂一同作为溶剂使用,从而更加提高哇嘟不溶性去除率,且可 提高β-树脂含量。
[0067] 可使用为上述第二溶剂的Ν-甲基化咯烧酬并不是芳香族溶剂,但是,可具有与其 等同的β-树脂及渐青溶解力,从而可使用为第二溶剂。 W側具体地,在下列表1中例示了尽可能组合的第一溶剂及第二溶剂。在下列表1中 表示的溶剂组合只是本发明的部分例,实际上,可进行更多的组合。
[0069] 表 1
[0070]
[0071] 煤焦油渐青或碳黑原料油(CB0)等的煤焦油类原料物质和上述第一溶剂及第二 溶剂的总和之间的混合比W100重量份的上述煤焦油类原料物质为基准,可混合上述第一 溶剂和上述第二溶剂的总和约50至约300重量份。
[0072] 上述第一溶剂和上述第二溶剂的重量比可W为约1:1至约15:1。
[0073] 具体地,上述第一溶剂和上述第二溶剂的重量比可W为约1:1至约10:1。
[0074] 如上所述,上述第一溶剂起到凝聚β-树脂及哇嘟不容物和焦油成分的作用,第 二溶剂起到溶解焦油内的β-树脂的作用,因而若使用过量的上述第二溶剂,从而超过上 述范围,则妨碍不容物的凝聚,从而不能更有效地去除不容物。
[00巧]上述第一溶剂和上述第二溶剂的总使用量根据上述煤焦油类原料物质的含量及 上述煤焦油类原料物质的软化点适当地改变,将总溶剂的使用量确定在上述混合比范围内 来适当取得去除哇嘟不容物怕1)的效果,来提高回收的渐青的量,不仅可提高β-树脂回 收率,还不使用过量的溶剂,因而可缓解蒸馈及回收工序上的困难。
[0076] 在约20至约150°C的溫度范围内,可混合上述煤焦油类原料物质和上述第一溶剂 及第二溶剂。
[0077] 当混合上述煤焦油类原料物质和上述第一溶剂及第二溶剂时,溫度越高,溶液粘 度越低,因而要取得的效果更好,例如,上述煤焦油类原料物质、上述第一溶剂及上述第二 溶剂的混合物可在70°C溫度下表示约60cPW下的粘度,具体地,可表示约IcP至约60cP的 粘度。
[0078] W上述的重量比混合,W使上述混合物可具有上述范围的粘度,若具有上述范围 的粘度,则具有离屯、分离时容易分离上清液和污泥的优点。
[0079] 有关上述煤焦油类原料物质、上述第一溶剂及上述第二溶剂的混合时间,只要均 匀混合就没有限制,因而可根据混合效率适当地进行调节。
[0080] 可提取利用离屯、分离法或倾析(decanting)法取得的上清液来从均匀混合的上 述混合物溶液中去除不容物。 阳081] 当执行上述离屯、分离法或倾析(decanting)法时,溫度可在溶剂不蒸发的范围 内,越高越好,例如,可在约20至约150°C的溫度范围内执行。
[0082] 当执行上述离屯、分离法时,离屯、力可W为约1500G至约10000G,具体地,离屯、力可 W为约2500至约7000G。具有运种离屯、力(G-force)的值越高,不容物去除率或渐青的回 收率及β-树脂回收率越高的优点。
[0083] 针对分离获取的液态的上清液,在约280°C溫度W下,具体地,在约40至约280°C溫度下通过减压蒸馈来去除溶剂,且可取得去除了哇嘟不容物怕1)的高纯度渐青。另一方 面,使上清液及污泥的溶剂蒸馈来回收并再循环,从而在连续式工序中可再使用为上述第 一溶剂或第二溶剂。
[0084] 当针对上述上清液蒸馈溶剂来去除时,在将上清液加热至约280°CW上的情况下, 通过包含于第二溶剂的混合物质的取代或未取代的杂芳基芳香族化合物,渐青发生化学反 应,从而可生成与在焦炉中生成的第一(primary)哇嘟不容物的性质不同的固态碳氨化合 物物质,因而优选地,必须在约280°CW下的溫度下通过减压蒸馈抑制运种固态碳氨化合物 的生成。
[00化]上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法的去除哇嘟不容物怕1)的效果优 秀。例如,在一实例中,作为通过上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法取得的结果 的渐青可去除包含于煤焦油类原料物质的哇嘟不容物怕1)的至少约95重量%W上。
[0086] 在上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法中,根据煤焦油类原料物质的组 合、第一溶剂、第二溶剂及工序条件,可容易取得不容物(哇嘟不容物)含量为约0. 05重 量%W下的渐青,通过上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法还可取得约0. 01重 量% ^下的渐青、或约0. 005重量%W下的渐青。
[0087] 如上所述,由于不容物(哇嘟不容物)含量为约0. 05重量%W下的渐青基本不含 有成为物理缺陷的不溶性物质,因而没有抑制各向异性结构的生长的因素,从而对要制备 的碳产品,例如,针状焦或碳纤维的物性产生好的影响。
[0088] 并且,相对于原料,在上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法中回收的量 为最少80重量%W上且98重量% ^下,对经济性有利,相对于原料的β-树脂含量,回 收的β-树脂的量为80重量%W上且98重量%,从而可回收很多量的β-树脂。回收的 0 -树脂的量越多,越对形成中间相渐青有利。
[0089] 使用通过上述高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法取得的原料用渐青,可制 备组织排列好且具有低的热膨胀系数(CTE)的人造石墨用针状焦和良好的放射性和具有 高弹性、高强度的碳纤维。
[0090] 图1为示出本发明一实例的高效率的碳材料用高纯度渐青的制备方法的各个步 骤的框图。
[0091] W下,W图1为基础,具体地说明去除了煤哇嘟不容物怕1)的渐青的制备方法。在 煤焦油类原料中添加第一溶剂及第二溶剂并进行混合。使用离屯、分离法来将混合物分离为 不包含不容物的上清液和污泥部分,并针对分离获取的上清液,在280°cW下的溫度下,通 过减压蒸馈去除溶剂,从而取得实际上未包含哇嘟不容物怕1)的高质量碳原材料的原料 用高纯度渐青。另一方面,使上清液及污泥部分的溶剂蒸馈来回收并再循环,从而可再使用 为第一溶剂及第二溶剂。
[0092] W下,提出本发明的具体实施例。但W下所记载的实施例仅属于具体例示或说明 本发明,本发明不应不局限于此。 阳〇9引 实施例
[0094] 连施俩I1
[0095] 在4. 4重量%的哇嘟不容物怕1)、8. 2重量%的β-树脂、重量比为1.9的β-树 脂/哇嘟不容物的煤焦油渐青中,相对于100重量份的作为煤焦油类原料物质的煤焦油渐 青,添加180重量份的W6:l的重量比混合的二甲苯(第一溶剂)及蔥油(第二溶剂)的 混合溶剂,之后,在50°C溫度下利用机械揽拌机进行揽拌。在50°C溫度下,利用将离屯、力设 定为4000G的离屯、分离机将上述溶液分离为上清液和污泥后,针对上清液通过260°C溫度 的减压蒸馈去除了溶剂。
[0096] 相对于原料,所获得的渐青的回收率为88重量%,渐青内哇嘟不容物怕1)为 0.012重量%、β-树脂含量为7. 8重量%、β-树脂/哇嘟不容物重量比表示650。
[0097] 将通过上述的方法制备的高纯度渐青作为原料制备了针状焦。用于制备针状焦的 装置实际上与连续式延迟焦化装置类似地,用累将原料注入于垂直型焦化装置的下部,在 气压为7且溫度为500°C的条件下反应10小时。在氮气氛下烧成焦化后取得的绿色焦炭来 制备了针状焦,并分配制备的针状焦,来与粘结剂渐青W100比30的重量比揽拌及挤压后, 通过2800°C溫度下的石墨化工序制备了人造石墨测试试片。制备的
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