本发明专利技术公开了一种溶剂萃取、氧化热聚合制备通用型煤系可纺性沥青的方法。该方法的步骤包括：以煤焦油软沥青为原料，用脂肪烃和芳香烃的混合溶剂进行萃取分离；以获得的精制沥青为原料，在不锈钢反应釜中进行氧化热聚合；氧化热聚合结束后，进行闪蒸，获得通用型煤系可纺性沥青。本发明专利技术采用溶剂萃取方法脱除沥青的一次喹啉不溶物、采用空气氧化热聚合闪蒸获得产品，克服了沥青在热处理过程中分子量分布较宽，二次喹啉不溶物含量较高的缺点，该方法制备的通用型煤系可纺性沥青，在纺丝温度下具有光学各向同性，分子量分布较窄、软化点高、可纺性好、产品收率高，适合制备通用型碳纤维。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以煤焦油软浙青为原料制备通用型可纺性浙青的方法。特别是一种溶剂萃取、氧化热聚合制备通用型煤系可纺性浙青的方法
技术介绍
碳纤维是20世纪60年代兴起的一种新型碳材料，它具有耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、高比强度和高比模量等优点，是一种理想的功能材料和结构材料。 起初是作为宇航工业和军用飞机对材料需求而发展起来的。如今已经广泛应用于商业、民用航空、文体、工业以及交通运输等领域，具有广阔的应用前景。高性能碳纤维复合材料的广泛应用，进一步促进了碳纤维工业的发展。碳纤维按原料来源可以分为聚丙烯睛基、浙青基、人造丝基三大类。浙青基碳纤维又可分为石油浙青基碳纤维和煤焦油浙青基碳纤维。 浙青基碳纤维以其原料来源广、价格低廉、炭化收率高成为当前研究开发的热点。按照碳纤维的机械性能可以分为通用型碳纤维和高性能碳纤维。通用型碳纤维抗拉强度为600 1400Mpa、弹性模量为30 lOOGpa，主要用作热绝缘材料、抗静电材料和增强材料等。高性能碳纤维抗拉强度为2000 3500Mpa，弹性模量为100 400Gpa，主要用于航空航天材料、 体育器材等。通用型碳纤维是用各向同性浙青为原料纺制而成的。各向同性浙青需要有较高的软化点、含有较低的喹啉不溶物较高的结焦值以及在纺丝温度下具有光学各向同性。查阅相关文献，中国专利公开(公告)号CN1016M529A，报道了一种“可纺煤浙青的生产工艺方法”，该方法是以煤粉为原料，通过抽提、高温高压加氢、闪蒸得到可纺性浙青。该方法工艺比较复杂，条件苛刻，产率低；中国专利公开(公告)号CN86103441A，报道了一种“煤浙青碳纤维原料的制备法”，该方法是通过将煤浙青中加入煤焦油重质馏分后热处理，经过过滤、闪蒸得到可纺性浙青，获得的可纺浙青分子量分布宽、软化点低、可纺性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种溶剂萃取、氧化热聚合制备通用型煤系可纺性浙青的方法。本专利技术提供的溶剂萃取、氧化热聚合制备通用型煤系可纺性浙青方法包括下列步骤a.以煤焦油软浙青为原料，用脂肪烃和芳香烃的混合溶剂进行萃取分离。脂肪烃溶剂包括石油醚、煤油、柴油、石蜡油，用它们其中一种或任意比例任意组合。芳香烃溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、重芳烃、轻质洗油、重质洗油、甲基萘、一蒽油，它们其中一种或任意比例任意组合。混合溶剂的质量是煤焦油软浙青质量的1. 2 0. 5倍，混合溶剂中脂肪烃溶剂与芳香烃溶剂的质量比比例控制在1 1.5 0.4范围。萃取分离温度控制在80°C 150°C，萃取分离时间控制在0.5 5小时。将获得的萃取相蒸馏脱除溶剂，获得喹啉不溶物质量百分率含量< 0. 的精制浙青。b.以获得的精制浙青为原料，在不锈钢反应釜中进行氧化热聚合，处理温度 200 450°C，处理时间2 10小时，空气流量0. 08 0. 20m3/h。c.氧化热聚合结束后，在200 350°C温度下进行闪蒸，闪蒸真空度为0. 02 0. 08Mpa，处理时间为0. 1 1小时，获得通用型煤系可纺性浙青。本专利技术与现有技术相比，其显著的有益效果体现在采用溶剂萃取方法脱除浙青的一次喹啉不溶物、采用空气氧化热聚合闪蒸获得产品，克服了浙青在热处理过程中分子量分布较宽，二次喹啉不溶物含量较高的缺点，而且在处理过程中不加入催化剂，避免了催化剂分离的困难，不需要复杂的溶剂分离过程。该方法制备的通用型煤系可纺性浙青，在纺丝温度下具有光学各向同性，分子量分布较窄、软化点高、可纺性好、产品收率高，适合制备通用型碳纤维。具体实施例方式下面用实验室制备通用型煤系可纺性浙青的实施例，对本专利技术予以进一步的说明，但不因此而限制本专利技术。实施例中所用的原料为煤焦油软浙青。实施例1第一步在IL的三口瓶中装入600g的煤焦油软浙青，煤焦油软浙青软化点 220C ；结焦值质量百分率32. 2% ；喹啉不溶物质量百分率2. 95% ；甲苯不溶物质量百分率11.51%，加入质量比0.8 1比例的煤油和重质洗油混合溶剂共480g，在130°C下加热搅拌30min，然后静止75min，分出萃取相，蒸出溶剂得到精制浙青，其收率质量百分率为 50%，各项指标如表1所示。第二步将第一步制得的精制浙青进行氧化热聚合，反应温度260°C，反应时间 5h，空气流量0. 16m3/h，获得氧化浙青，质量百分率收率为92%。第三步将第二步制得氧化浙青进行减压蒸馏，控制真空度为0. 06MPa，蒸馏时间 10分钟。第四步将减压蒸馏后的氧化浙青冷却到室温，得到通用型可纺性煤系浙青，各项物性指标如表1所示。将得到的通用型可纺性煤系浙青进行纺丝评价，可纺性很好。经过稳定化和炭化处理制成碳纤维，各项指标如表2所示。实施例2第一步与实施例1中的第一步完全相同，只是加入质量比0. 75 1比例的石蜡油和轻质洗油混合溶剂共^0g。第二步将第一步制得的精制浙青进行氧化热聚合，反应温度260°C，反应时间 6h，空气流量0. 16m3/h,得到氧化浙青。第三步与实施例1中的第三步完全相同。第四步；与实施案例1中的第四步完全相同。所得的可纺性浙青，用纺丝设备进行纺丝评价，具有很好的可纺性。经过稳定化和炭化处理制成碳纤维，各项指标如表1和表2所示。实施例3第一步与实施案例1中的第一步完全相同，只是加入质量比0. 85 1比例的柴油和重质洗油混合溶剂共450g。第二步将精制浙青氧化热聚合，反应温度^0°C，反应时间7h，空气流量0. 16m3/ h，得氧化浙青。第三步与实施案例1中的第三步完全相同。第四步与实施案例1中的第四步完全相同。将得到的可纺性浙青进行纺丝评价，可纺性较好。经过稳定化和炭化处理制成碳纤维，各项指标如表1和表2所示。实施例4第一步与实施案例1中的第一步完全相同，只是加入质量比0. 95 1比例的石油醚和重芳烃混合溶剂共580g。第二步将精制浙青进行氧化热聚合，反应温度280°C，反应时间5h，空气流量 0. 16m3/h，得到氧化浙青。第三步与实施案例1中的第三步完全相同。第四步与实施案例1中的第四步完全相同。将得到的可纺性浙青进行纺丝评价，可纺性良好。经过稳定化和炭化处理制成碳纤维，各项指标如表1和表2所示。实施例5第一步与实施案例1中的第一步完全相同，只是加入质量比0.5 0.5 1比例的煤油、柴油和重质洗油混合溶剂共500g。第二步将精制浙青进行氧化热聚合处理，反应温度控制280°C，反应时间6h，空气流量0. 16m3/h，得到氧化浙青。第三步与实施案例1中的第三步完全相同。第四步与实施案例1中的第四步完全相同。将得到的可纺性浙青进行纺丝评价，可纺性较好。经过稳定化和炭化处理制成碳纤维，各项指标如表1和表2所示。表1精制浙青和通用型煤系可纺性浙青性质权利要求1. 一种溶剂萃取、氧化热聚合制备通用型煤系可纺性浙青的方法，其特征在于该方法包括下列步骤a.以煤焦油软浙青为原料，用脂肪烃和芳香烃的混合溶剂进行萃取分离，脂肪烃溶剂包括石油醚、煤油、柴油、石蜡油，用它们其中一种或任意比例任意组合；芳香烃溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、重芳烃、轻质洗油、重质洗油、甲基萘、一蒽油，它们其中一种或任意比例任意组合，混合溶剂的质量是煤焦油软浙青质量的1. 2 0. 5倍，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪飞，齐涛，赖仕全，高丽娟，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：
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