一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，该粘结剂沥青的制备方法包括如下步骤：步骤1，将煤沥青与化学活化剂按一定比例搅拌混合，形成充分混合物；100℃之前自由升温，100℃之后以按一定的升温速率至指定温度，并在指定温度下反应一段时间，立即冷却至室温，即得到交联的改性煤沥青1；步骤2，将得到的改性煤沥青1与高温煤沥青按一定的比例搅拌拌混合，搅拌升温预定温度，进行高温聚合反应，反应一定时间后的到高残碳低粘度的预焙阳极用粘结剂煤沥青。本发明专利技术具有以下有益效果：本发明专利技术工艺简单，可控性强，操作便捷，反应设备少，所得粘结剂沥青的综合性能稳定。

A preparation method of binder asphalt for prebaked anode with low cost and high performance

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法
本专利技术涉及化工材料
，具体涉及一种利用低温煤焦油沥青与高温煤沥青分段聚合制备预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法。
技术介绍
预焙阳极作为铝电解槽的心脏，其质量和工作状况对铝电解生产是否正常及电流效率、电能消耗、产品等级等影响很大。21世纪以来，作为预焙阳极主要原料之一的石油焦整体品质在下降，为了弥补石油焦的缺陷，研究和改善另一原料煤沥青的综合性能显得尤为必要。研究和发展“低成本、高性能、工艺简便”的沥青已显得势在必行。随着中国低阶煤炭热解生焦产业的逐步发展，副产出大量的中低温煤焦油资源，虽常通过催化加氢的方式，使其馏分油多用于发动机等轻质燃料生产，但中温煤焦油重质组分却多用作基建材料和重质燃料油方面，造成严重的资源浪费和环境污染。开展低温煤焦油沥青的深加工，提高产品的附加值，成为未来的研究方向。相对于高温煤焦油沥青，中低温煤焦油沥青具有喹啉不溶物少、分子量适宜、杂质较少等特点，对炭质中间相的生产发展以及石墨化碳的形成有利。然而国内基本集中于以高温煤沥青为原料进行粘结剂沥青研究，对中低温煤焦油沥青原料几乎未涉及。结合预焙阳极行业粘结剂应用的具体情况，本文引入低成本低温煤沥青到粘结剂沥青的生产中。通过特殊的热聚合工艺，使之成为预焙阳极的专用优质粘结剂沥青，即降低了粘结剂沥青的成本，又改善了粘结剂沥青的性能。将研究成果应用于预焙阳极的制备技术，不仅可降低预焙阳极的制造成本，而且可以提高预焙阳极的使用性能。对合理开发利用我国丰富的低温煤沥青资源，缩短预焙阳极领域我国与发达国家的差距具有十分现实的意义。在预焙阳极生产过程中，煤沥青可作为黏结剂使用。与其他粘结剂相比，煤沥青具有含碳量高、流动性好、易石墨化等优点。煤沥青不仅是炭阳极的重要组成部分,而且沥青的浸润性、流动性、可塑性、渗透性、结焦性和稳定性对炭阳极质量影响很大。煤沥青是一种组成与结构非常复杂的混合物，一般在炭阳极生产过程中，主要用β树脂、QI含量及软化点作为表征沥青优越的指标。β树脂是煤沥青最主要的粘结剂组分。β树脂生成的焦，结焦值越大，结焦性能好，孔壁结实,结构呈纤维状，制品的强度高，电阻小。所以对粘结剂沥青的评价特别重视β组分。一般铝用炭阳极煤沥青的β组分多在18%以上，所对应的的结焦值要求大于55%。增加QI，可使沥青焦炭结构增强，但是QI过高，使沥青流动性降低；过低的QI含量会使糊料偏析、分层。现在铝用炭阳极煤沥青QI含量一般要求在9%～12%。由于煤沥青组成和特性的复杂和可变性,所以很难严格区分单一沥青组分或特性对炭阳极质量的决定影响，故需要综合考虑沥青的综合性能对预焙阳极的影响如何提高粘结剂沥青的综合性能，成为预焙阳极生产厂家亟待解决的问题。
技术实现思路
根据以上现有技术中的不足，本专利技术要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，该粘结剂沥青的制备方法包括如下步骤：步骤1，将煤沥青与化学活化剂按一定比例搅拌混合，形成充分混合物；100℃之前自由升温，100℃之后以按一定的升温速率至指定温度，并在指定温度下反应一段时间，立即冷却至室温，即得到交联的改性煤沥青1；步骤2，将得到的改性煤沥青1与高温煤沥青按一定的比例搅拌拌混合，搅拌升温预定温度，进行高温聚合反应，反应一定时间后的到高残碳低粘度的预焙阳极用粘结剂煤沥青。本专利技术的主要目的在于为了防止高温条件下化学活性剂挥发，造成活性剂活性降低；低温煤沥青在高温热聚过程中会产生大量活泼的自由基，造成热聚过程不易控制，从而导致沥青的QI升高，β树脂含量差别较大，所得的产品不稳定，故提供了一种在低温条件下先用化学活性剂促使低温煤沥青发生分子交联，即防止了高温下低温沥青小分子组分的挥发，又防止了小分子过度聚合；然后再将上述改性煤沥青与高温煤沥青共聚反应制备得到改性粘结剂煤沥青的制备方法，得到高残碳低粘度的预焙阳极用粘结剂煤沥青。得到的粘结剂沥青软化点达到105-110℃、甲苯不溶物在20％以上、喹啉不溶物7-11％、结焦值58-60%。得到的粘结剂沥青结焦值高，β树脂含量大大提升，QI含量略低。与目前市场上的常规粘结剂沥青相比，β树脂含量提高2%以上，结焦值提高2%以上，QI含量略低1%。优选地，所述步骤1中，对低温煤沥青加热前进行粉碎，破碎至直径为0.5-1mm的颗粒，所述的煤沥青为低温煤沥青、中温煤沥青的一种或两种以上混合物。优选地，所述步骤1中，化学活化剂为对甲基苯乙烯、对甲基苯甲醛或均四甲苯，用量为低温煤沥青用量的3-5wt％。优选地，所述步骤1中，升温速率为3～5℃/min，反应温度为140～170℃，反应时间为3～5h。优选地，所述步骤1中，反应在常压低温搅拌反应器中进行。优选地，所述步骤2中，改性煤沥青1与高温煤沥青加热前均需破碎，破碎至直径为1-2mm的颗粒。优选地，所述步骤2中，高温煤沥青，其软化点为100-103℃。其含量与步骤2得到的改性煤沥青1质量比为3:1或4:1。优选地，所述步骤2中，聚合反应的反应温度为250～300℃，反应时间为3～5h。优选地，所述步骤2中，聚合反应的反应在常压高温搅拌反应中进行。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：为了保证改性后粘结剂沥青的综合性能，本专利技术采用两段热聚合法，第一段为低温热聚合法，可防止高温造成化学活性剂的挥发，有效保证化学活性剂的活性。先在低温煤沥青中添加化学活性物质，将低温煤沥青中的小分子进行低温热聚合改性，能够提高热聚合反应的可控性，使沥青分子有序聚合，不过度交联，QI不溶物不会大幅度提升；同时低温煤沥青分子的活性位较多、缩合程度较大则有利于提高沥青的残炭率；且引入了甲基取代基结构，可对提高沥青得流动性有益处。第二段热聚合主要使第一段改性沥青的部分未反应基继续在高温下，与高温煤沥青进行热聚合反应，以保证得到高残碳低粘度的预焙阳极用粘结剂煤沥青。本专利技术工艺简单，可控性强，操作便捷，反应设备少，所得粘结剂沥青的综合性能稳定。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步描述：以下通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不用以限制本专利技术，凡在本专利技术精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，该粘结剂沥青的制备方法包括如下步骤：首先取500g低温煤沥青，破碎，与25g对甲基苯乙烯充分混合，然后加热搅拌至溶解，100℃之前自由升温，100℃之后以按3℃/min的升温速率升温，逐渐升至140℃，反应5h，冷却至室温，即得到交联聚合的改性煤沥青1。称取上述改性后沥青300g与100g高温煤沥青，分别破碎至直径为1～2mm的颗粒，搅拌加热至完全溶解，然后升温至300℃，反应3h，冷却，得到高残碳低粘度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1，将煤沥青与化学活化剂按一定比例搅拌混合，形成充分混合物；100℃之前自由升温，100℃之后以按一定的升温速率至指定温度，并在指定温度下反应一段时间，立即冷却至室温，即得到交联的改性煤沥青1；/n步骤2，将得到的改性煤沥青1与高温煤沥青按一定的比例搅拌拌混合，搅拌升温预定温度，进行高温聚合反应，反应一定时间后的到高残碳低粘度的预焙阳极用粘结剂煤沥青。/n

【技术特征摘要】
1.一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，将煤沥青与化学活化剂按一定比例搅拌混合，形成充分混合物；100℃之前自由升温，100℃之后以按一定的升温速率至指定温度，并在指定温度下反应一段时间，立即冷却至室温，即得到交联的改性煤沥青1；
步骤2，将得到的改性煤沥青1与高温煤沥青按一定的比例搅拌拌混合，搅拌升温预定温度，进行高温聚合反应，反应一定时间后的到高残碳低粘度的预焙阳极用粘结剂煤沥青。


2.如权利要求1所述的一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，对低温煤沥青加热前进行粉碎，破碎至直径为0.5-1mm的颗粒；所述的煤沥青为低温煤沥青、中温煤沥青的一种或两种以上混合物。


3.如权利要求1所述的一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，化学活化剂为对甲基苯乙烯、对甲基苯甲醛或均四甲苯，用量为低温煤沥青用量的3-5wt％。


4.如权利要求1所述的一种低成本高性能预焙阳极用粘结剂沥青的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪岩，余萍，胡燕红，王方丽，张海霞，闫桂林，
申请(专利权)人：济宁碳素集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37