中温和高温煤沥青的组成结构

深入分析了中温煤沥青(CTPZ)和高温煤沥青(CTPG)的元素组成、热稳定性、微晶结构、分子结构特征等,选用Flynn-Wall-Ozawa法计算其热解活化能,对其甲苯可溶物和热聚合后试样的甲苯可溶物进行了GC-MS分析。结果表明,CTPZ和CTPG的H/C原子比分别为1.和0.,O/C原子比分别为0.和0.;CTPZ的热解反应更加剧烈,轻组分逸出更快,热稳定性差,最终残炭率分别为16.03%和38.47%,CTPZ仅为CTPG的42%;在~℃,平均热解活化能分别为84.24和.47kJ/mol;芳香片层间距分别为0.和0.nm,分别比石墨的芳香片层间距0.nm高出18.82%和4.71%,前者芳环上连有烷烃侧链和非平面结构的环烷烃更多,芳环层间有序性更差;CTPZ以正构长链烷烃为主,C20~C28相对含量超过50%,鉴于CTPZ正构烷烃的相对含量超过50%,且碳链长度在石蜡油的要求之内,故可分离制备石蜡油,而CTPG以芳烃为主,相对含量超过70%,其中,荧蒽类物质相对含量约达40%。热聚合结果表明,CTPG热聚合0.5h,达到改质沥青一级品标准,宜做改质沥青原料,而CTPZ热聚合长达6h,喹啉不溶物QI、结焦值CV和软化点SP等仍远离标准。经对热聚后试样进行GC-MS分析发现,CTPG中多环芳烃含量增加,表明其发生的是芳烃缩聚反应,而CTPZ中链状烷烃含量增加,表明其发生的是芳烃侧链部分的裂解反应。

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煤沥青是煤焦油提取各种轻馏分后的高温剩余物,平均分子量为~0,H/C(原子比)为0.5~1.0。煤沥青为多相体系,基本组成单元为脂肪烃、环烷烃、多环、稠环和杂环芳烃等。因常温下呈玻璃相,受热软化继而熔化,故依据软化点,将其分类为≤75℃的低温(CTPD)、75~95℃的中温(CTPZ)和≥95℃的高温煤沥青(CTPG)。




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