CN111909316B - 一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，乙烯焦油进行轻组分脱除，得到重焦油；重焦油在裂解炉中进行高温裂解；重质油在聚合釜中进行聚合，在280‑300℃条件下聚合4~7小时；聚合所得产物进行降膜闪蒸，浓缩后造粒得到古马隆树脂。本发明所生产出的古马隆树脂重组成利用率高，树脂中残炭高，甲苯和喹啉不溶物含量基本不变，灰分小，适于作为加工碳纤维的原料。

Description

一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法
技术领域
本发明属于碳材料技术领域，特别涉及一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法。
背景技术
目前，碳纤维原料主要来源于煤焦油和石油重焦，煤焦油中硫含量极高，而且无机灰分大；石油重焦灰分大，喹啉、甲苯不溶物偏高。不利于后期碳纤维加工处理。为了便于生产碳纤维，所需要的树脂需要满足：重组成利用率高，树脂中残炭高，甲苯和喹啉不溶物低，灰分小。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，所生产出的古马隆树脂适合被用来加工碳纤维。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征在于，按照如下操作步骤进行：
（1）乙烯焦油进行轻组分脱除，得到重焦油，重焦油中残炭的质量百分含量为15~20%；
（2）重焦油在裂解炉中进行高温裂解，裂解温度为400~430℃，裂解时间为60~180s，得到高温裂解后的重质油，重质油中残炭的质量百分含量为35~40%；
（3）重质油在聚合釜中进行聚合，在280~300℃条件下聚合4~7小时，所得产品中残炭质量百分含量为45~50%；
（4）聚合所得产物进行降膜闪蒸，浓缩后造粒得到古马隆树脂。
进一步的，步骤（1）中乙烯焦油的轻组分脱除条件为在负压下，200~250℃下浓缩。
进一步的，步骤（2）中裂解温度400℃，裂解时间120s。
进一步的，步骤（3）中聚合温度280℃，聚合时间5h。
本发明的有益效果：
本发明以乙烯焦油为原料，通过轻组分脱除、高温裂解、聚合、降膜闪蒸所得到的产物，经实验数据对比分析发现，其重组成利用率高，树脂中残炭高，甲苯和喹啉不溶物低，灰分小，适于作为加工碳纤维的原料。
高温的裂解炉，不仅能够提高重质焦油的裂解程度，在高温下快速提高重质油残炭，而且通过控制裂解炉裂解时间来控制碳单体和甲苯、喹啉等不溶物的生成。重焦聚合是小分子聚合成大分子，大分子进行重整的生焦过程，另外裂解生成的小分子单体可在反应温度温和的聚合釜中实现树脂结焦值的再次升高，喹啉及甲苯不溶物几乎不变。这种树脂再生产碳纤维中收率高，产品质量优异，过程控制方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的具体工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征在于，按照如下操作步骤进行：
（1）乙烯焦油进行轻组分脱除，得到重焦油，重焦油中残炭的质量百分含量为15~20%；
（2）重焦油在裂解炉中进行高温裂解，裂解温度为400~430℃，裂解时间为60~180s，得到高温裂解后的重质油，重质油中残炭的质量百分含量为35~40%；
（3）重质油在聚合釜中进行聚合，在280-300℃条件下聚合5~8小时，所得产品中残炭质量百分含量为45~50%；
（4）聚合所得产物进行降膜闪蒸，浓缩后造粒得到古马隆树脂。
步骤（1）中乙烯焦油的轻组分脱除条件为在负压下，200~250℃下浓缩。
步骤（2）中裂解温度400℃，裂解时间120s。
步骤（3）中聚合温度280℃，聚合时间5h。
下述各具体实施例对上述的反应条件进行了实验数据对比，在具体实施例1至具体实施例14分别对如下反应条件进行了对比：高温裂解温度、时间；聚合反应温度、时间；减压蒸馏的温度。
对比实施例：
（1）乙烯焦油进行轻组分脱除，得到重焦油，重焦油中残炭的质量百分含量为15~20%；
（2）重质油在聚合釜中进行聚合，在280-300℃条件下聚合5小时，
（3）聚合所得产物进行降膜闪蒸，浓缩后造粒得到古马隆树脂。
反应条件如下表：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE002
对上述具体实施例1至具体实施例17反应生成的古马隆树脂性能进行了分析，结果见下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
从上表所示与对比实施例进行古马隆树脂性能数据对比可见，通过本发明所生产出的古马隆树脂,残碳值大幅增高，甲苯和喹啉不溶物含量相对没有明显增加，灰分低，树脂软化点可调控性高。
本发明中所述残炭的检测方法为：石油产品残炭测定(康氏)法——GBT268。
本发明中所述甲苯不溶物的检测方法为：焦化产品甲苯不溶物含量的测定方法GB/T 2292
本发明中所述喹啉不溶物的检测方法为：焦化产品喹啉不溶物含量的测定方法GB/T 2293
本发明中所述灰分的检测方法为：焦化固体类产品灰分测定方法 GB/T 2295
本发明所涉及的具体工艺流程见说明书附图1所示：乙烯焦油进入脱轻塔1脱除轻组分，得到重焦油，重焦油进入裂解炉2，裂解后的重质焦油进入聚合釜3，实现缩合后,进入一段降膜蒸发器4，脱除大部分重柴油后，再进入二段降膜蒸发器5。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征在于，按照如下操作步骤进行：
（1）乙烯焦油进行轻组分脱除，得到重焦油，重焦油中残炭的质量百分含量为15~20%；
（2）重焦油在裂解炉中进行高温裂解，裂解温度为400~430℃，裂解时间为60~180s，得到高温裂解后的重质油，重质油中残炭的质量百分含量为35~40%；
（3）重质油在聚合釜中进行聚合，在280-300℃条件下聚合4~7小时，所得产品中残炭质量百分含量为45~50%；
（4）聚合所得产物进行降膜闪蒸，浓缩后造粒得到古马隆树脂。
2.根据权利要求1所述的一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中乙烯焦油的轻组分脱除条件为在负压下，200~250℃下浓缩。
3.根据权利要求1所述的一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中裂解温度400℃，裂解时间120s。
4.根据权利要求1所述一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征是：步骤（3）中聚合温度280℃，聚合时间5h。
5.根据权利要求1所述一种高残炭碳纤维用古马隆树脂的制备方法，其特征是：步骤（4）中降膜闪蒸温度为240~280℃。
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乙烯焦油沥青基通用级炭纤维的制备及研究;杨志武;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》;20130515(第05期);B016-94 *

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