CN104177591B - 用于低温纺丝的中间相沥青原料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于低温纺丝的中间相沥青原料及制备方法和应用，采用萘系化合物为原料、以氟化氢‑三氟化硼为催化剂聚合，将产物用溶解度参数大于10.0的杂环芳香族有机溶剂溶解，过滤分离去除不溶的高分子量产物，再将可溶物通过离心分离方法去除低分子量产物，通过控制聚合条件和高、低分子量产物的分离条件制备上述中间相沥青。与现有技术相比，本发明中间相沥青具有软化点温度低、熔体流动性好、分子量分布窄的特点，可以使纺丝在270℃以下的低温进行，不仅有利于纺丝过程的长期稳定操作，还有利于降低中间相沥青纤维的生产成本，为进一步低成本地生产碳纤维或者其它碳材料提供了良好的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及碳素工业领域，具体涉及一种低温纺丝的中间相沥青原料及制备方法，该中间相沥青原料最终可以制备高强度及高模量的高性能沥青基碳纤维。
背景技术
高性能碳纤维质轻、并具有高强度和高弹性模量，在国防工业、航空航天、尖端科技、支柱工业、日常生活等领域作为高价值材料发挥巨大的作用，高性能碳纤维的需求量正在以大于10％的速度逐年显著增长。
按照所使用的原料分类，碳纤维可分为聚丙烯腈基(PAN)碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维等。目前碳纤维产品主要是前两种，其中PAN基碳纤维产量约占70％，沥青基碳纤维约占30％。由于沥青基碳纤维原料来源广泛、生产成本低、价格约为PAN基碳纤维的1/3～1/4、碳收率高、刚性好、导热性能优异等显著特点而受到业界的极大关注。
沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃化合物和杂环化合物的混合物为原料，通过纺丝、预氧化、碳化处理制备的一类碳纤维。按照其性能的差异又分为通用型沥青基碳纤维和高性能沥青基碳纤维，前者是由各向同性沥青制备，又称各向同性沥青碳纤维，后者由中间相沥青制备，故又称为中间相沥青碳纤维。
中间相沥青是通过煤焦油沥青、石油沥青等为原料经过热缩聚反应制得、或者以稠环芳烃化合物如萘、蒽等以及这些化合物的衍生物为原料，经过催化缩合而成的、平均分子质量在400到几千的向列型液晶，其旋光各向异性是由于扁平的稠环芳烃分子的有序排列结构所致。通常中间相沥青含碳量在91～95％，具有可塑性。当这种中间相沥青在熔融纺丝时，熔体通过纺丝孔时由于受到应力作用，使扁平的芳烃分子按纤维的轴向取向排列，保持这种取向结构在后续的预氧化和碳化工程中不被破坏，最终可以得到取向性良好的高性能沥青基碳纤维。制备中间相沥青基碳纤维的关键技术之一是调制中间相沥青，所以许多制备高性能沥青基碳纤维的专利技术主要涉及的都是可纺性中间相沥青原料的调制技术。
在制备高性能沥青碳纤维时，要求形成的可纺性中间相的原料沥青具有中间相含量高、分子量大小适中、分子量分布窄、芳香度适中、富含烷基侧链和环烷基团以及结构组成均一、杂原子及灰分含量低等特点。然而通常所用的原料煤焦油沥青和石油沥青却不能完全满足上述要求，需要对其进行预处理或/和改性处理，以脱除灰分杂质和调整原料结构及分布组成。因此产生了许多沥青调制方法，例如热缩聚法、超临界抽提法、催化改性法、加氢还原法、共碳化法及新中间相法及交联合成等。这样采用煤焦油沥青和石油基沥青制备的中间相沥青无法避免地存在制备工艺复杂、制备成本高、所制备的碳纤维性能较低等缺点。
目前也有选用萘系等稠环芳烃化合物为原料制备中间相沥青的方法，通过调控缩聚反应条件就可以实现产物的组成、结构和性质的控制。公开报导的缩聚反应的催化剂通常是氟化氢-三氟化硼(HF-BF3)强布朗斯特酸催化剂(Mochida I，ShimizuK，Korai Y.Preparation of mesophase pitch from aromatic hydrocarbons by the aid ofHF/BF3[J].Carbon，1990，28：311-319)、三氯化铝(AICl3)路易斯酸催化剂(MochidaI，Shimizu K，Korai Y，et al.Chemistry of synthesis，structure，preparation andapplication of aromatic-derived mesophase pitch[J].Carbon，2000，38：843-852)或者其它催化剂，例如发明专利公开号CN102899061A采用了氧化铝催化剂。三氯化铝、氧化铝等固体催化剂难以从反应体系中分离，因而存在催化剂难以回收循环再利用的缺点，这不仅仅增加了碳纤维制造成本，更致命的缺点在于，即使沥青纤维中仅残存微量的催化剂，也会导致后续预氧化及碳化、石墨化工程中纤维强度的严重下降。而去除沥青中或者纤维中的这些三氯化铝和/或衍生物是非常困难的。而利用HF-BF3催化剂的中间相沥青生产碳纤维技术已经由三菱气体化学公司成功地实现工业化生产。
在采用该工艺(萘系化合物+HF-BF3催化剂)中，公开资料例均表明为了得到高强度及高模量的高性能沥青基碳纤维，沥青中中间相组分(即各向异性组分)的含量越高越好，要求大于95％，优选100％。但是从制造工程来看，中间相组分含量越高，其平均分子质量越大，相应的软化点提高、熔体粘度大，这就要求熔融纺丝过程的温度必须很高，通常达到350℃以上。这样的高温熔纺过程中，沥青的热分解、热缩聚等使纺丝沥青变质，产生分解气体和不熔融的高分子物质，会使纺丝时发生断丝、喷丝孔堵塞等不良现象，严重阻碍纺丝操作的稳定性，导致纺丝不能够连续长时间地运行。
所以，众所周知为了降低纺丝温度、提高纺丝稳定性，必须降低中间相沥青的软化点。然而，仅仅降低软化点温度是不够的，它只是降低纺丝温度的一个必要条件。纺丝温度通常设定在高于软化点50～100℃，而具体的温度大小则由纺丝液即沥青熔体的粘度决定。当纺丝液粘度较低，流动性好，纺丝可以设定在较低温度下操作；而当纺丝液粘度较高，流动性不好，纺丝温度必须提高，不仅对操作稳定性非常不利，还将导致操作能耗增加、生产成本升高。纺丝液粘度受到很多因素影响，其中沥青原料的分子量及分子量分布的影响最为显著。目前的公开资料大多集中在低软化点沥青的开发，而缺少对合格纺丝液的粘度、分子量等方面具体指标的研究以及获得这些具备合格指标的的中间相沥青的制备方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种中间相沥青原料及其制备方法和在制备高性能碳纤维上的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于低温纺丝的中间相沥青原料，其特征在于，用偏光显微镜法测量该中间相沥青原料的中间相含量大于95％，用毛细管流变仪法测量该中间相沥青原料的软化点为185～230℃，用旋转流变仪测量该中间相沥青原料的270℃时熔体粘度为20～60Pa·S，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1000～1500。
满足这些指标的中间相沥青原料，具有软化点温度低、熔体流动性好、分子量分布窄的特点，可以使纺丝在270℃以下的低温进行，不仅有利于纺丝过程的长期稳定操作，还有利于降低中间相沥青纤维的生产成本，为进一步低成本地生产碳纤维或者其它碳材料提供了良好的解决方案。
所述的中间相沥青原料的中间相含量大于95％。如果中间相含量低，一方面，熔融状态时各向同性组分和各向异性组份将发生相分离，妨碍纺丝的正常进行。另一方面，中间相含量低的沥青原料，最终将无法得到高性能中间相碳纤维。
所述的中间相沥青，用旋转流变仪测量的270℃时的熔体粘度为20～60Pa·S，当熔体粘度小于20Pa·S时，纺丝过程中沥青原料中的轻组分容易发生分解，不利于纺丝过程的连续稳定操作；当熔体粘度大于60Pa·S时，纺丝过程中沥青中的稠环芳烃分子的片层堆砌速度慢，微晶结构不发达，取向规整性差，无法应用于高性能沥青基碳纤维的制备。
所述的中间相沥青，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1000～1500。本发明提供的沥青基碳纤维，希望分子量分布窄，分子量大小适中。当平均分子量大于1500，导致沥青软化点升高以及粘度增大，不利于纺丝。当平均分子量小于1000，中间相沥青含量难以达到100％。
一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，该方法为：以萘系化合物为原料，在以氟化氢和三氟化硼为催化剂下进行聚合反应，其中氟化氢的用量为原料摩尔数的0.5～5.0倍，三氟化硼的用量为原料摩尔数的0.1～0.8倍；当催化剂HF用量超过5.0倍或者BF3用量超过0.8倍时，循环使用的催化剂量过大，所以也要求反应器大，成本高。当催化剂HF用量小于0.5倍或者BF3用量小于0.1倍时，无法得到中间相沥青。
聚合反应温度是250～300℃，当温度高于300℃时，反应剧烈，造成甲基萘过度聚合，得到的沥青软化点高。当温度小于250℃时，无法得到中间相含量为100％的沥青。
所述的聚合时间随着原料种类、反应温度以及催化剂用量不同而变化，通常30～300分钟，优选60～240分钟。当反应时间大于300分钟时，将会造成过度聚合，得到的沥青软化点偏高。当反应时间小于30分钟时，反应不充分，无法得到中间相含量为100％的沥青。
当聚合反应结束后，除去催化剂HF-BF3，然后持续吹入氮气分离除去低沸点产物，得到沥青产物P1，将该沥青产物P1用25℃时的溶解度参数大于10.0的杂环芳香族有机溶剂进行溶解，过滤分离去除不溶物得到沥青产物P2，将沥青产物P2进行离心分离，分离后去除上层密度小的组分，下层即为用于低温纺丝的中间相沥青原料P3。
所述的萘系化合物是稠环芳烃化合物以及稠环芳烃化合物的衍生物，或者含有稠环芳烃化合物链段的缩合物；所述的稠环芳烃化合物为萘、蒽、菲或苊。
所述的萘系化合物为甲基萘或者二甲基萘。
所述的聚合反应在带有搅拌装置的耐酸腐蚀反应器中进行，搅拌操作贯穿整个聚合过程。
所述的聚合反应过程中反应器中通常充惰性气体进行保护。
所述的聚合反应结束后用通入氮气吹扫除去的低沸点产物为各向同性沥青。
所述的用25℃时的溶解度参数大于10.0的杂环芳香族有机溶剂进行溶解，过滤分离去除的不溶物为高分子量的各向异性沥青。
有机溶剂在25℃时的溶解度参数为大于10.0。如果溶剂的溶解度参数小于10.0，比如溶解度参数为9.1的苯，能够溶解于该溶剂中的各向异性组分的量非常少，即P2中各向异性组分的含量很低，经过步骤三的离心分离之后，将无法得到中间相含量大于95％的中间相沥青。所以要选用溶解度参数大于10.0的杂环芳香有机溶剂。例如喹啉溶解度参数为10.7的喹啉、溶解度参数为10.6吡啶等，这些溶剂可以单独使用，也可以混合使用。
所述的用有机溶剂溶解沥青产物P1的溶解条件为，溶剂的体积是沥青体积的1～10倍，溶解温度为50～200℃，溶解压力为0.1～0.5MPa。
所述的将沥青产物P2进行离心分离，分离后去除的上层密度小的组分得到的中间相沥青原料P3为各向同性沥青和低分子量的各向异性沥青。所述的离心分离是在氮气保护下进行，目的在于防止离心分离过程中沥青发生继续缩聚或者分解。所述的离心分离的操作温度为250～350℃。当温度小于250℃时，沥青产物2粘度高，不利于离心分离，分离不够彻底；当温度大于350℃时，沥青在离心分离过程中会发生继续缩聚或者分解。离心分离之后，上层密度小的一相为各向同性组分，去除。收集下层密度大的一相，即为目标产物沥青P3。
一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的应用，其特征在于，将中间相沥青原料用于制备低成本高性能沥青基碳纤维或者其它碳材料。
为了开发低温纺丝用的软化点温度低、分子量分布窄、熔体粘度低、流动性好的中间相沥青原料，本发明人经过对以萘系化合物为原料聚合制备中间相沥青的反应过程和分离过程，以及每一步骤获得产物的性质进行认真研究分析，发现了满足上述要求的中间相沥青原料制备的关键参数，并由此成功制备出了适用于270℃以下低温纺丝、并且能够应用于制备高性能的沥青基碳纤维的中间相沥青原料。
研究发现，一、以往的仅仅通过降低中间相沥青软化点的方法、或者通过对分子量指标进行控制的方法得到的中间相沥青，不能够足以降低纺丝温度。必须对中间相沥青的分子量分布进行控制，即同时去除高分子量的成分和低分子量成分，使熔体粘度保持在一个较低范围，提高了熔体的流动性，才能降低纺丝温度。二、高分子量成分的去除是利用了溶解度不同的原理，采用了溶解+过滤的分离方法，这在以往的公开资料中也有报导。过滤去除高分子量成分之后的沥青溶液，由于各向异性沥青的含量降低，不能够满足中间相含量大于95％的要求。为了提高中间相含量，有人提出热聚合或催化聚合等方案。这些方案实质上是不可行的，因为沥青再度聚合后，虽然中间相含量会增加，但是同时会导致高分子量沥青的再度生成。本发明人通过对过滤后的沥青溶液组成性质进行分析，发现各向同性组分和低分子量的各向异性组分的密度低，而分子量适中的各向异性组分密度高，因此采用离心分离的方法去除密度低的轻组分后，既可以提高产物中各向异性组分的含量，又能够同时除去低分子量成分。三、满足本专利权利要求1所述的各个指标的中间相沥青，主要通过控制聚合条件和高、低分子量产物的分离条件制备，其中聚合条件中最为关键的是温度和催化剂用量，分离条件中最为关键是操作温度。本发明人改变各种聚合反应条件和分离条件，进行了大量实验研究，在此基础上发现了这样的中间相沥青原料结构指标特征，从而完成本发明专利的内容。
与现有技术相比，该中间相沥青具有软化点温度低、熔体流动性好、分子量分布窄的特点，可以使纺丝在270℃以下的低温进行，不仅有利于纺丝过程的长期稳定操作，还有利于降低中间相沥青纤维的生产成本，为进一步低成本地生产碳纤维或者其它碳材料提供了良好的解决方案。
具体实施方式
以下通过具体实施方法进一步描述本发明，但本发明的应用范围不仅仅限于下列实施例。
实施例1
将甲基萘、氟化氢和三氟化硼化合物以1∶1.2∶0.2的摩尔比例加入反应器，在270℃反应120分钟后，持续通入氮气以去除低沸点产物，降温得到产物沥青P1。反应收率为78wt％。用偏光显微镜法测量该产物沥青P1的中间相含量为100％。
将产物P1用溶解度参数为10.7的喹啉溶解30分钟，过滤分离不溶组分，得到产物沥青P2。用偏光显微镜法测量该产物沥青P2的中间相含量为60％。
将产物P2在320℃、氮气保护下进行离心分离30分钟，分离后去除上层密度小的组分，得到下层产物沥青P3。用偏光显微镜法测量该产物沥青P3的中间相含量为100％。用毛细管流变仪法测量的软化点为219℃，用旋转流变仪测量的270℃时熔体粘度为42.2Pa·S，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1130。
将该中间相沥青P3在254℃、500m/min的牵引速度下进行熔融纺丝，纺丝性能良好，无断丝现象，过程操作稳定。然后将所得沥青纤维在空气氛围中、以3℃/min的升温速度升至230℃进行预氧化处理；之后再经过氮气氛围下、2500℃的碳化处理，得到直径为11.5微米的沥青基碳纤维。测量碳纤维的拉伸强度为3.0GPa，拉伸模量为760GPa。
实施例2
将甲基萘、氟化氢和三氟化硼化合物以1∶1.2∶0.2的摩尔比例加入反应器，在270℃反应240分钟后，持续通入氮气以去除低沸点产物，降温得到产物沥青P1。反应收率为81wt％。用偏光显微镜法测量该产物沥青P1的中间相含量为100％。
将产物P1用实施例1同样条件处理得到产物沥青P2；用偏光显微镜法测量该产物沥青P2的中间相含量为60％。
再将P2用实施例1同样条件离心分离得到产物沥青P3。用偏光显微镜法测量该产物沥青P3的中间相含量为100％。用毛细管流变仪法测量的软化点为228℃，用旋转流变仪测量的270℃时熔体粘度为48.3Pa·S，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1210。
将该中间相沥青P3在263℃、500m/min的牵引速度下进行熔融纺丝，纺丝性能良好，无断丝现象，过程操作稳定。然后将所得沥青纤维同实施例1相同条件进行预氧化和碳化处理，得到直径为11.0微米的沥青基碳纤维。测量碳纤维的拉伸强度为3.0GPa，拉伸模量为630GPa。
实施例3
将甲基萘、氟化氢和三氟化硼化合物以1∶3.0∶0.4的摩尔比例加入反应器，在270℃反应120分钟后，持续通入氮气去除低沸点产物，降温得到产物沥青P1。反应收率为74wt％。用偏光显微镜法测量该产物沥青P1的中间相含量为100％。
将产物P1用实施例1同样条件处理得到产物沥青P2；用偏光显微镜法测量该产物沥青P2的中间相含量为60％。
再将P2用实施例1同样条件离心分离得到产物沥青P3。用偏光显微镜法测量该产物沥青P3的中间相含量为100％。用毛细管流变仪法测量的软化点为214℃，用旋转流变仪测量的270℃时熔体粘度为40.7Pa·S，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1090。
将该中间相沥青P3在249℃、500m/min的牵引速度下进行熔融纺丝，纺丝性能良好，无断丝现象，过程操作稳定。然后将所得沥青纤维同实施例1相同条件进行预氧化和碳化处理，得到直径为10.9微米的沥青基碳纤维。测量碳纤维的拉伸强度为3.7GPa，拉伸模量为660GPa。
比较例1
实施例中得到的产物沥青P1，用偏光显微镜法测量其中间相含量为100％。用毛细管流变仪法测量的软化点为271℃，用旋转流变仪无法测量其270℃时的熔体粘度，用蒸气压渗透法测量其平均分子量为1380。
将沥青P1在与实施例1相同的温度254℃下进行纺丝，纺丝无法进行。将纺丝温度升高到308℃，牵引速度降至300m/min，熔融纺丝得到沥青纤维。然后将所得沥青纤维同实施例1相同条件进行预氧化和碳化处理，得到直径为10.7微米的沥青基碳纤维。测量碳纤维的拉伸强度为3.0GPa，拉伸模量为540GPa。对比实施例1可以看出，本例中的纺丝温度高、纺丝速度慢并且最终制备的碳纤维拉伸模量值偏低。
比较例2
将实施例中得到的产物P1用溶解度参数为9.1的苯溶解30小时，过滤分离苯不溶组分，降压分离出苯可溶组分中的苯溶剂，得到产物沥青用偏光显微镜法测量其中的中间相含量为0％。即使再进行和实施例1相同的离心分离操作，测量产物的中间相含量均为0％。
实施例3
分析实施例中得到的产物P2，用偏光显微镜法测量其中间相含量为60％，用毛细管流变仪法测量其软化点为218℃，用旋转流变仪测量其270℃时熔体粘度为23.3Pa·S，用蒸气压渗透法测量其平均分子量为880。
将该沥青在与实施例1相同的条件下尝试进行纺丝，熔体流动极不稳定，纺丝困难，无法连续制备纤维。主要是纺丝原料的中间相含量低造成。
实施例4
将二甲基萘、氟化氢和三氟化硼化合物以1∶5∶0.8的摩尔比例加入反应器，在300℃反应30分钟后，持续通入氮气以去除低沸点产物，降温得到产物沥青P1。
将产物P1用溶解度参数为10.6吡啶溶解30分钟，吡啶的体积是沥青体积的10倍，溶解温度为200℃，溶解压力为0.1MPa。过滤分离不溶组分，得到产物沥青P2。
将产物P2在250℃、氮气保护下进行离心分离30分钟，分离后去除上层密度小的组分，得到下层产物沥青P3。用偏光显微镜法测量该产物沥青P3的中间相含量为100％。用毛细管流变仪法测量的软化点为230℃，用旋转流变仪测量的270℃时熔体粘度为60Pa·S，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1500。
将该中间相沥青P3在250℃、500m/min的牵引速度下进行熔融纺丝，纺丝性能良好，无断丝现象，过程操作稳定。然后将所得沥青纤维在空气氛围中、以3℃/min的升温速度升至230℃进行预氧化处理；之后再经过氮气氛围下、2500℃的碳化处理，得到直径为11.5微米的沥青基碳纤维。测量碳纤维的拉伸强度为2.8GPa，拉伸模量为750GPa。
实施例5
将二甲基萘、氟化氢和三氟化硼化合物以1∶0.5∶0.1的摩尔比例加入反应器，在250℃反应300分钟后，持续通入氮气以去除低沸点产物，降温得到产物沥青P1。
将产物P1用溶解度参数为10.6吡啶溶解30分钟，吡啶的体积是沥青体积的1倍，溶解温度为50℃，溶解压力为0.5MPa。过滤分离不溶组分，得到产物沥青P2。
将产物P2在350℃、氮气保护下进行离心分离30分钟，分离后去除上层密度小的组分，得到下层产物沥青P3。用偏光显微镜法测量该产物沥青P3的中间相含量为100％。用毛细管流变仪法测量的软化点为185℃，用旋转流变仪测量的270℃时熔体粘度为20Pa·S，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1000。
将该中间相沥青P3在250℃、500m/min的牵引速度下进行熔融纺丝，纺丝性能良好，无断丝现象，过程操作稳定。然后将所得沥青纤维在空气氛围中、以3℃/min的升温速度升至230℃进行预氧化处理；之后再经过氮气氛围下、2500℃的碳化处理，得到直径为11.5微米的沥青基碳纤维。测量碳纤维的拉伸强度为2.5GPa，拉伸模量为740GPa。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修饰对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，该方法为：以萘系化合物为原料，在以氟化氢和三氟化硼为催化剂下进行聚合反应，其中氟化氢的用量为原料摩尔数的0.5～5.0倍，三氟化硼的用量为原料摩尔数的0.1～0.8倍；聚合反应温度是250～300℃，当聚合反应结束后，除去催化剂HF-BF3，然后持续吹入氮气分离除去低沸点产物，得到沥青产物P1，将该沥青产物P1用25℃时的溶解度参数大于10.0的杂环芳香族有机溶剂进行溶解，过滤分离去除不溶物得到沥青产物P2，将沥青产物P2进行离心分离，分离后去除上层密度小的组分，下层即为用于低温纺丝的中间相沥青原料P3；
所述的萘系化合物是稠环芳烃化合物，稠环芳烃化合物的衍生物，或者含有稠环芳烃化合物链段的缩合物；所述的稠环芳烃化合物为萘、蒽、菲或苊。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，所述的萘系化合物为甲基萘或者二甲基萘。
3.根据权利要求1所述的一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，所述的聚合反应在带有搅拌装置的耐酸腐蚀反应器中进行，搅拌操作贯穿整个聚合过程。
4.根据权利要求1所述的一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，所述的聚合反应过程中反应器中通常充惰性气体进行保护。
5.根据权利要求1所述的一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，所述的聚合反应结束后用通入氮气吹扫除去的低沸点产物为各向同性沥青。
6.根据权利要求1所述的一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，所述的用25℃时的溶解度参数大于10.0的杂环芳香族有机溶剂进行溶解，过滤分离去除的不溶物为高分子量的各向异性沥青。
7.根据权利要求1所述的一种用于低温纺丝的中间相沥青原料的制备方法，其特征在于，所述的将沥青产物P2进行离心分离，离心分离后去除的上层密度小的组分为各向同性沥青和低分子量的各向异性沥青。
8.采用权利要求1所述的制备方法制备而成的用于低温纺丝的中间相沥青原料，其特征在于，用偏光显微镜法测量该中间相沥青原料的中间相含量大于95％，用毛细管流变仪法测量该中间相沥青原料的软化点为185～230℃，用旋转流变仪测量该中间相沥青原料的270℃时熔体粘度为20～60Pa·s，用蒸气压渗透法测量的该中间相沥青的平均分子量为1000～1500。
9.如权利要求8所述的用于低温纺丝的中间相沥青原料的应用，其特征在于，将中间相沥青原料用于制备低成本高性能沥青基碳纤维或者其它碳材料。
Priority Applications (1)
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