一,煤沥青的成份大部分是结构复杂的芳香族和杂环化合物,它们在加热、光照、放置过程中,会不断发生氧化、分解和聚合反应,是一种随所处环境而变化的活性物质,很难作纯质的定量研究。可以认为,沥青是多种化合物的共溶体,或缔合胶体物,不是简单的混合物。
用作耐火材料系列,碳素制品评价煤沥青的质量指标共7个,分别是软化点、粘度、结焦值、密度、BI、QI、β树脂。
1、软化点软化点是煤沥青最重要的物理性质之一。由于煤沥青是一种非晶态热塑性材料,没有固定的软化点,而用软化温度来代替。
软化温度对于确定熔化、混捏、成型温度和焙烧温度曲线的制定有着重要意义。软化点高,则挥发分含量少,焙烧后残炭量大,制品机械强度高,但沥青熔化、混捏和成型都需要高一些的温度。
2、粘度粘度表征煤沥青的流变性能,相邻两流体层发生相对运动时显示出来的内部磨擦力大小的一个特定参数。可以更直接地表征煤沥青的流动性和混捏工艺特性。
用作炮泥,捣打料,浇注料,耐火材料煤沥青的粘度和软化点都代表沥青可塑性,影响着炭素生产中糊料混捏和成型。粘度随温度的升高而剧烈降低。粘度与温度呈指数关系。
3、密度煤沥青的密度反映了沥青的氢含量或碳氢原子比,与其甲苯不溶物含量密切相关,并随软化点的升高而增加,呈线性规律变化。煤沥青的密度大,则混捏时填充在骨料颗粒间的沥青量也多,焙烧后制品密度高,机械强度大。一般中温沥青的密度为1.2~1.25g/cm3,高温沥青的密度可达1..2~1.25g/cm3以上。
4、结焦残炭值评价煤沥青质量的重要依据,它与沥青的挥发分含量密切相关,高软化点的沥青结焦残炭值高,要求大于55。
5、溶剂萃取组分(1)甲苯不溶物(BI)
也称游离碳(FreeCarbon),它是由多种不同化学成分的高分子碳氢化合物组成的。甲苯不溶物是煤沥青焙烧形成粘结焦的主要成分,含量过低会影响焙烧制品的强度和气孔率(即强度小,气孔率大),但过高会影响煤沥青的粘结性能,并使制品在焙烧时体积胀大,一般要求在26~34之间。
可用做防水系列,沥青漆。(2)喹啉不溶物(QI)
喹啉不溶物的存在可以提高煤沥青焦化时的残炭量,从而提高炭和石墨制品的密度和机械强度。但QI组分属难石墨化组分,它不利于炭化时中间相小球体的生长,使炭化物各向异性区域减少。
要求:6~12
(3)β树脂
β树脂是溶于喹啉但不溶于苯的组分,即BI-QI。
β树脂是煤沥青中起粘结作用的主要成分,其含量多少直接影响炭和石墨制品的密度、强度和导电性等,一般认为它的含量越高,越有利于炭和石墨制品的上述性质,煤沥青粘结剂的质量越好。
一般要求:大于18
二,煤沥青挥发份的主要成份
煤沥青产生的挥发份有3种主要成分:氢、甲烷、焦油。每种成分在不同温度范围释放,氢和甲烷挥发持续时间较短,焦油挥发时间最长。氢和甲烷析出温度高于燃点温度,如果氧量充足,基本上析出即燃;焦油析出时温度比燃点低,其燃烧需要在更高的温度下才能进行。
色泽黑亮,无杂质三,煤沥青热解的失重特性各种挥发份释放温度的差异构成了挥发份整体的释放规律:℃-℃期间,挥发份大量析出。沥青的软化温度为℃,升温到℃后,其失重为61%。
煤沥青在升温过程中的失重速率不是恒定的,而是一定温度区间℃~℃失重速率较大,气体析出较多。而在另一温度区间℃~℃失重速率较小,气体析出量相对就少许多。
煤沥青加热到℃~℃时,吸附水和化合水以及低分子烷烃被排除。同时在此温度范围内还将半随着游离基反应的发生,非芳香族物质获得一定的能量后,呈气态或脱离基本构造单位,使得煤沥青放出大量的热。在制定焙烧曲线时,此阶段必须缓慢升温。
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