[發明專利]一種利用中溫煤瀝青高效制備中間相碳微球的方法

有效

• 申請號: 201610411410.4
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN106082168B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 唐建剛;吳樂云;萬西贛;王霆;殷建廣
• 申請（專利權）人: 安徽科達潔能新材料有限公司;漳州巨銘石墨有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明涉及中間相碳微球制備技術領域，具體涉及一種利用中溫煤瀝青高效制備中間相碳微球的方法。

背景技術

20世紀70年代初，日本的Yamada首次將瀝青聚合過程的中間相轉化初期所形成的中間相小球體分類出來并命名為中間相碳微球，隨即引起碳素材料工作者極大的興趣并進行了較深入的研究。由于中間相碳微球具有獨特的分子層片平行堆砌結構，又兼具微球形特點和自燒結性能，已成為鋰離子電池的負極材料、高密度各向同性碳石墨材料、高比表面積微球活性炭及高壓液相色譜的填充材料的首選原料。目前制備中間相碳微球的一般是采用聚合法，以煤瀝青為原料在高溫條件下進行熱縮聚反應，得到含有中間相碳微球的聚合產物，分離后得到中間相碳微球和母液，其中母液為洗油和使用過的瀝青。然而，該方法制備中間相碳微球收率較低，只能達到20％左右，瀝青使用效率低，且反應后得到的母液一般是直接當做燃料油或者廢品油賣掉，經濟損失較大，從而導致中間相碳微球的生產成本非常高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用中溫煤瀝青高效制備中間相碳微球的方法，制備工藝簡單，且制備的中間相碳微球的總收率高，從而降低了生產成本。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種利用中溫煤瀝青高效制備中間相碳微球的方法，包括以下步驟：

1)一次熱聚合：將中溫煤瀝青置于反應釜中進行反應，攪拌，并以120℃-150℃/h的速率升溫至340℃-350℃，再以10℃-20℃/h的速率升溫至425℃-440℃，恒溫5-10h，進行聚合反應，反應結束得含中間相碳微球的聚合瀝青；

2)沉降：將步驟1)中的含中間相碳微球的聚合瀝青轉入含有洗油的沉降槽內進行降溫和稀釋，得混合油；

3)分離：當步驟2)中混合油的溫度降至130℃-190℃時，送至離心機進行高速離心分離，得固相和母液，將固相洗滌后干燥，獲得一次中間相碳微球；

4)回收瀝青：將步驟3)中的母液轉入蒸餾塔中進行蒸餾回收瀝青，得二次瀝青；

5)二次熱聚合：將步驟4)中回收得到的二次瀝青轉移到反應釜中，向其中加入初始煤瀝青質量的0.1％-0.8％的二茂鐵催化劑、5-10％的重質瀝青，攪拌，以120℃-150℃/h的速率升溫至340℃-360℃，再以10℃-20℃/h的速率升溫至380℃-410℃，然后以5℃-10℃的速率升溫至430-455℃，保溫6-8h，得到含中間相碳微球的聚合瀝青；

6)沉降：將步驟5)中的含中間相碳微球的聚合瀝青轉入含有洗油的沉降槽內進行降溫和稀釋，得混合油；

7)分離：將步驟6)中混合油的溫度降至130℃-190℃時，送至離心機進行高速離心分離，得固相和母液，將固相洗滌后干燥，獲得二次中間相碳微球。

優選地，所述步驟4)中蒸餾溫度為320℃-350℃。

優選地，所述熱聚合步驟中攪拌速率為80-120r/min。

優選地，所述沉降步驟中洗油和瀝青的比例為1-5:1。

優選地，所述分離步驟中離心速率為800-1000r/min。

本發明有益效果：本發明通過添加二茂鐵及重質瀝青，使得回收的二次瀝青再次熱聚合反應，且添加的二茂鐵促進了中間相碳微球的再次生成并阻止了微球之間的融并，制得尺寸分布較窄的中間相碳微球，提高了中間相碳微球的收率，本發明總收率可提高至50％以上，為傳統制備方法的2-3倍，且制備的碳微球表面比較光滑，本發明制備工藝簡單，極大的提高了煤瀝青的價值，降低了生產成本，從而提高企業的經濟效益，實現了資源的有效利用和低碳環保的目標。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例1制備的一次中間相碳微球的SEM圖像，其中圖A標尺為50μm，圖B標尺為30μm。

圖2為本發明實施例1利用二次瀝青制備的二次中間相碳微球的SEM圖像，其中圖A標尺為100μm，圖B標尺為50μm。

圖3為本發明實施例1利用二次瀝青在未添加任何添加劑的情況下制備的二次中間相碳微球的空白對照SEM圖像，其中圖A標尺為20μm，圖B標尺為30μm。

具體實施方式