[發明專利]一種改善煤瀝青流變性和提高煤瀝青結焦值的方法及其改性劑

有效

• 申請號: 201010153726.0
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101812235A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 肖勁;鄧松云;王英;賴延清;李劼;劉業翔
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08K13/02;C08K5/09;C08K5/12;C08K3/04;C09J195/00;C25C3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種鋁電解用炭陽極粘結劑煤瀝青的改性方法及其改性劑。

背景技術

鋁電解過程中，陽極的綜合質量對電流效率、電解能耗、電解生產穩定性及成本均具有重 要影響。作為炭素陽極的粘結劑，煤瀝青的使用性能與陽極質量密切相關。煤瀝青關鍵的性能 包括流變性、結焦值、粘結性等，在使用過程中，一個值得關注的問題是，如何確保煤瀝青在 具有良好的粘結性能的前提下，既能有好的流變性(能在有效的時間內充分包裹炭素骨料并滲 透到骨料顆粒的孔隙中)，又不影響它的結焦值(防止陽極密度和強度的降低)。隨著陽極原 料石油焦質量的不斷下降，這個問題顯得越來越突出。要改善煤瀝青的流變性首先必須尋找有 效的性能表征方法。煤瀝青是由大量的具有不同聚合程度的芳烴分子組成，其分子量和分子結 構各不相同，瀝青的性質是這些不同組分的綜合反映，這使得煤瀝青流變性的表征有些困難。 但是，煤瀝青流變性受特定流動范圍和有效粘度所控制，許多研究早已證明，提高煤瀝青受熱 溫度時，煤瀝青逐漸會變成牛頓型流體狀態，其流變性能只取決于瀝青體系的粘度，在此溫度 區間，我們就可以通過粘度的形式來表征和控制煤瀝青的流變性。

國內外許多文獻報道了瀝青中添加一些有機物能有效改善其流變性。其中文獻【1～5】與 本發明有關聯。文獻【1】采用苯乙烯低聚物和a一甲基苯乙烯低聚物來作為中溫煤瀝青的改 性劑，結果表明，添加5～10％的改性劑對煤瀝青的改性效果十分顯著。文獻【2，3】研究了 油酸、硬脂酸等表面活性劑改性煤瀝青的流變性能，結果表明，表面活性劑的加入有效地改善 了煤瀝青的高溫流變性能，達到相同粘度時，改性瀝青所需溫度可降低10℃左右。文獻【4，5】 研究了對苯二甲醛(TPA)改善瀝青的流變性能，結果表明，TPA改性煤瀝青的粘度與溫度關系 曲線呈現W型，并且在200～225℃之間處于低粘流區，表觀粘度值約200～400mPa·s，可以作 為浸漬劑使用；文獻【6～9】也如上述一樣，這些研究都是針對改善道路瀝青和浸漬瀝青流變 性而開展的，它們的一個共同點就是可以忽略瀝青高溫結焦值的降低。

但是，鋁用炭素陽極所用煤瀝青的改性就不同，在這里，我們既希望改善瀝青的流變性， 同時要保證它的結焦值不受影響。因此，要同時滿足上述的兩個條件就必須研究新型的多組分 改性劑，這正是本發明需要解決的問題。

本發明是針對鋁用炭素廠生產預焙陽極用瀝青進行改性，通過向瀝青中加入多組分改性 劑，使得瀝青與陽極骨料石油焦的混捏過程中的流變性得到改善，同時又不會影響瀝青的結焦 值，最終實現改善鋁用炭素陽極阻抗空氣和CO₂反應性的目標。

從“中外專利數據庫服務平臺”查詢可知，與炭陽極有關的瀝青發明有7個，其中3個(專 利申請號分別為：CN200410060935.5【10】、CN02155280.0【11】和CN200610047890.7【12】) 是關于瀝青煙氣的治理專利技術；專利號為：CN03133972.7【13】的專利是制備碳納米管的技 術發明；其余三個發明具體描述如下。

1、專利“一種改性瀝青及其生產方法”【14】(專利號：03133782.1)公開了一種改性瀝青 及其生產方法，其生產步驟是：原料選擇；精細蒸餾；加入聚合物；調整pH值；縮合反應；中 和反應；真空排氣、卸壓排料。該發明生產的改性瀝青，可廣泛用于石墨化碳素電極的粘結劑； 預焙陽極、陰極炭塊結合劑；鋪路、建筑施工防水；取代含碳耐火材料包括鎂質定型或不定形 產品結合劑樹脂等，而且效果優于現有各種瀝青產品。該專利雖然可以用于預焙陽極，但它是 通過改變瀝青的制備工藝而實現改性，并不是采用改性劑直接改性。

2、專利“煉鋁用陽極瀝青的生產方法”【15】(專利號：CN01144146.1)涉及一種煉鋁用陽 極瀝青的生產方法。該方法包括液體原料中溫瀝青進行熱聚合，加入閃蒸油配混勻，混配后經 冷卻成型，包裝成品等步驟。本發明方法采用單釜熱聚合工藝及回兌閃蒸油混配技術，也是采 用改變瀝青生產工藝的方式達到制備改性瀝青的目的，同樣與改性劑無關。