[發明專利]一種石墨烯復合瀝青材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010047424.9
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111117681B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 陳鵬鵬;蘇應豪;周藝峰;聶王焰;徐穎;曾少華
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C10C3/02
• 分類號: C10C3/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種石墨烯復合瀝青材料及其制備方法，是將中溫煤瀝青粉碎后，與石墨烯、交聯劑、催化劑混合均勻，再在140℃?180℃交聯聚合，從而獲得石墨烯復合瀝青材料。本發明的方法可以顯著提高煤瀝青的導熱性能及其導電性能。

技術領域

本發明涉及煤瀝青的深加工技術領域，具體為一種改質瀝青的制備方法。

背景技術

我國作為煤炭資源大國，在煤干餾過程中產生的中溫煤焦油年產量在數百萬噸，數量極其可觀。中溫煤焦油瀝青(中溫煤瀝青)是中溫煤焦油的主要組成部分，占煤焦油質量的50％-55％。因此，充分利用中溫煤瀝青具有重要的意義。

隨著科學技術的發展、實驗手段的不斷更新，我國的炭素工業得到了快速發展，各種高性能的新型炭材料不斷出現。目前中溫瀝青多作為炭素材料生產企業的粘結劑使用，在鋁電解生產過程中對預焙陽極質量的要求越來越高，而影響預焙陽極質量最重要的因素是作為粘結劑的煤瀝青性能。因此，生產符合高質量的預焙陽極配方所使用的優質煤瀝青是十分急迫的，但由于中溫瀝青含有較少的β樹脂，在一定程度上影響到炭材料的導電性能。中溫瀝青同時也是預焙陽極生產時的一種重要原料，它的質量直接影響到預焙陽極的使用性能(如體積密度、耐壓強度、導電性及導熱性等)，而這些性能與煤瀝青粘結性能和結焦殘炭量以及灰分與硫分有關。目前我國大型鋁用炭材料生產企業已成功地采用改質瀝青取代中溫瀝青作為預焙陽極生產用粘結劑，而在我國生產石墨電極為主的冶金炭材料企業，粘結劑瀝青的更新換代才剛剛起步，隨著大尺寸超高功率石墨電極的開發生產，改質瀝青取代中溫瀝青已成為必然趨勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯復合瀝青材料及其制備方法，旨在以石墨烯作為改性劑，摸索合適的改性條件，對中溫煤瀝青進行改性，以提高其導電和導熱性能。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明公開了一種石墨烯復合瀝青材料的制備方法，其特點在于：是將中溫煤瀝青粉碎后，與石墨烯、交聯劑、催化劑混合均勻，再在140℃-180℃交聯聚合，從而獲得石墨烯復合瀝青材料。

進一步地，所述交聯劑為二乙烯基苯、肉桂醛和多聚甲醛中的至少一種。

進一步地，所述催化劑為對甲苯磺酸或三氯化鉀。

進一步地，所述交聯劑與所述煤瀝青的摩爾比為0.25-0.75:1。更進一步地，交聯劑優選采用二乙烯基苯，且其與煤瀝青的摩爾比為0.25:1，同時添加適量肉桂醛作為輔助。

進一步地，所述催化劑的用量占所述煤瀝青質量的1-10wt％，優選為5wt％。

進一步地，所述石墨烯的用量占所述煤瀝青質量的1-10wt％，優選為5wt％。

進一步地，所述粉碎是將煤瀝青粉碎至粒徑不大于0.1mm。

進一步地，所述交聯聚合的時間為3-5h。

進一步地，所述交聯聚合的升溫速率為5℃/min。

本發明還公開了按照所述制備方法所獲得的石墨烯復合瀝青材料。

本發明的有益效果體現在：

1、本發明的方法可以顯著提高煤瀝青的導熱性能及其導電性能。

2、本發明利用交聯劑和催化劑，直接在常壓下進行交聯聚合，完成石墨烯對煤瀝青的改性，方法簡單、制作成本低。

3、本發明所篩選的原料比例和反應溫度，可使石墨烯復合瀝青材料的性能，尤其是導熱性能最優。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所得石墨烯復合瀝青材料的SEM圖；

圖2為本發明實施例2所得石墨烯復合瀝青材料的SEM圖；