改性乙烯焦油沥青的制备及表征分析

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.002

辽宁石油化工大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (4): 8-13.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.002

改性乙烯焦油沥青的制备及表征分析

张硕¹(), 付怀佳², 韩冬云¹(), 乔海燕¹, 石薇薇¹, 邓小丹³

^1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001
^2.淄博齐翔腾达化工股份有限公司，山东淄博 255438
^3.中国昆仑工程有限公司沈阳分公司，辽宁沈阳 110015

收稿日期:2023-03-03 修回日期:2023-03-23 出版日期:2023-08-25 发布日期:2023-09-04
通讯作者: 韩冬云
作者简介:张硕（1998⁃），男，硕士研究生，从事清洁燃料生产方面的研究；E⁃mail：dashuo1002@163.com。
基金资助:
辽宁省教育厅科学研究项目(LJKZ0409)

Preparation and Characterization of Modified Ethylene Tar Pitch

Shuo Zhang¹(), Huaijia Fu², Dongyun Han¹(), Haiyan Qiao¹, Weiwei Shi¹, Xiaodan Deng³

^1.School of Petrochemical Technology，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.Zibo Qixiang Tengda Chemical Co. ，Ltd. ，Zibo Shandong 255438，China
^3.China Kunlun Contracting ＆ Engineering Corporation Shenyang Company，Shenyang Liaoning 110015，China

Received:2023-03-03 Revised:2023-03-23 Published:2023-08-25 Online:2023-09-04
Contact: Dongyun Han

摘要/Abstract

摘要：

以乙烯焦油沥青（ETP）为原料，对其进行热聚合改性处理，探讨了聚合反应温度、聚合反应时间、催化剂及交联剂质量分数对改性乙烯焦油沥青（METP）的组成、性质及收率的影响，并结合元素分析、FT?IR、XRD、Raman、热重分析对ETP及METP进行研究，得到了最佳反应条件：聚合反应温度为370 ℃，聚合反应时间为6 h，催化剂和交联剂质量分数为1.50%。在此条件下得到的METP的软化点（SP）为182 ℃，结焦值（CV）为57.66%，β树脂质量分数为42.26%，喹啉不溶物（QI）质量分数为0.87%，符合高碳材料前驱体的要求；METP收率为73.26%。

关键词: 乙烯焦油沥青, 热聚合, 改性乙烯焦油沥青, β树脂, 收率

Abstract:

The effects of polymerization reaction temperature, polymerization reaction time, catalyst and crosslinker addition on the properties of modified ethylene tar pitch (METP) were investigated, and the optimal reaction conditions were obtained by combining elemental analysis, FT?IR, XRD, Raman and thermogravimetric analysis on ETP and METP: The polymerization reaction temperature was 370 ℃, and the polymerization reaction time was 6 h, besides the addition of catalyst and crosslinker was 1.50%. The softening point (SP) of METP obtained under these conditions was 182 ℃, the coking value (CV) was 57.66%, the β resin was 42.26%, and the quinoline insoluble matter (QI) was 0.87%, which met the requirements of high carbon material precursors； The yieid of METP was 73.26%.

Key words: ETP, Thermal polymerization, METP, β resin, Yield

中图分类号:

TE65

张硕, 付怀佳, 韩冬云, 乔海燕, 石薇薇, 邓小丹. 改性乙烯焦油沥青的制备及表征分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(4): 8-13.

Shuo Zhang, Huaijia Fu, Dongyun Han, Haiyan Qiao, Weiwei Shi, Xiaodan Deng. Preparation and Characterization of Modified Ethylene Tar Pitch[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2023, 43(4): 8-13.

图/表 11

表1 ET及ETP的工业分析及元素组成

样品	SP/℃	质量分数/%				碳氢原子比	w(CV)/%	w(灰分)×10/%
样品	SP/℃	C	H	O	其他	碳氢原子比	w(CV)/%	w(灰分)×10/%
ET	-	91.34	7.63	0.18	0.85	0.997	14.60	0.05
ETP	110	92.81	5.94	1.17	0.08	1.302	38.70	0.05

图1 热聚合实验装置

图2 聚合反应温度对METP组成、性质及收率的影响

图 3 聚合反应时间对METP组成、性质及收率的影响

图4 催化剂和交联剂添加量对METP组成、性质及收率的影响

表2 ETP和METP的元素分析

样品	w(C)/%	w(H)/%	w(O)/%	w(其他)/%	碳氢原子比
ETP	92.81	5.94	1.17	0.08	1.30
METP	94.06	5.32	0.59	0.03	1.47

图5 ETP和METP的红外光谱图

图6 ETP和METP的XRD谱图

表3 改性前后ETP微晶结构的主要结构参数

样品	I_g/%	L_C/nm	d₀₀₂/nm	N	n	（I_G/I_all）/%	（I_D2/I_G）/%
ETP	62.12	0.212	0.393	1.54	0.76	0.25	0.29
METP	69.48	0.232	0.383	1.61	0.83	0.29	0.21

图7 ETP和METP的Raman拟合谱图

图8 ETP和METP的热重分析结果

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Preparation and Characterization of Modified Ethylene Tar Pitch

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