一种中间相沥青炭微球的高效制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111960408A(43)申请公布日2020.11.20(21)申请号202010920297.9(22)申请日2020.09.04(71)申请人湖南大学地址410000湖南省长沙市岳麓区麓山南路(72)发明人杨建校董斯琳祁勇魏文杰(74)专利代理机构广州市红荔专利代理有限公司44214代理人胡昌国(51)Int.Cl.C01B32/205(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种中间相沥青炭微球的高效制备方法(57)摘要本发明公开了一种中间相沥青炭微球的高效制备方法，即毛细管破裂法。首先将中间相沥青与增塑助剂混合均匀，然后将其置于纺丝机的料筒中，通过熔融纺丝工艺的调节形成“串珠状”的沥青液珠；随后所挤出的沥青液珠直接滴入至水相接收器中，并经过滤、洗涤、干燥得到沥青微球，最后沥青微球经预氧化、碳化、石墨化工艺得到中间相沥青炭微球。本发明基于沥青的滴落行为，通过中间相沥青与增塑助剂的作用调节沥青前驱体的粘度与表面张力以及熔融纺丝工艺的调节改变沥青前驱体的剪切性能的方式而提出了毛细管破裂法制备中间相沥青炭微球的新思路。该制备方法具有沥青微球收率高、尺寸可控、石墨化程度高的特点和无需使用有机溶剂的优势。CN111960408ACN111960408A权利要求书1/1页1.一种中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于：首先将中间相沥青与增塑助剂混合均匀，然后将其置于纺丝机的料筒中，通过熔融纺丝工艺的调节形成“串珠状”的沥青液珠；随后所挤出的沥青液珠直接滴入至水相接收器中，并经过滤、洗涤、干燥得到沥青微球，最后沥青微球经预氧化、碳化、石墨化工艺得到中间相沥青炭微球。2.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于：所用中间相沥青是煤系中间相沥青、石油系中间相沥青或萘系合成中间相沥青，类型属于小球体中间相沥青、镶嵌型中间相沥青或流线型中间相沥青，软化点为250℃~300℃。3.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于，所用的增塑助剂为萘、四氢萘或四甲苯稠环化合物，加入量为中间相沥青质量含量的2%~10%。4.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于：所述的熔融纺丝工艺是指氮气压力为0.2~1.0MPa；纺丝温度为310~360℃；喷丝孔的尺寸特征选用长径比为0.4mm/0.2mm、0.4mm/0.4mm或0.8mm/0.4mm的无倒角形状。5.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于，所述的水相接收器要求接收器与喷丝板口的位置距离需控制为30~60cm，且水相以大于600rpm的速度搅拌。6.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于，所述的预氧化工艺是指将所制备的沥青微球在空气气氛下，从室温以0.5℃/min或者1℃/min的升温速率升温至260~280℃保温1~3h进行预氧化处理。7.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于，所述的碳化工艺是指将所制备的预氧化产物在氮气气氛下，从室温以5℃/min的升温速率升温至800~1200℃保温1~2h进行碳化处理。8.根据权利要求1所述的中间相沥青炭微球的高效制备方法，其特征在于，石墨化工艺是指将碳化后样品放入高温石墨化炉内进行2400~3000℃进行保温10~30min的石墨化处理，最终得到中间相沥青炭微球。2CN111960408A说明书1/4页一种中间相沥青炭微球的高效制备方法技术领域[0001]本发明属于中间相炭微球的制备领域。具体而言，本发明涉及一种新型的中间相沥青炭微球的制备方法，提出了毛细管破裂法中间相沥青炭微球的高效制备方法。技术背景[0002]中间相沥青炭微球是在中间相沥青合成过程中衍生的一种高性能碳材料。中间相沥青炭微球具有化学性质稳定性高、导电和导热性优良、球形结构完整、填充密度高、耐磨性好、机械强度高等优点，已成为开发高密度各向同性石墨、电容器电极材料、锂离子电池负极材料等一系列高性能炭材料的核心原材料。因此，作为一种极具应用前景的沥青基炭材料，对中间相沥青炭微球的制备研发具有至关重要的意义。[0003]目前中间相沥青炭微球的制备方法主要有热缩聚法、乳化法、悬浮法等。其中，中间相沥青炭微球的收率低（10~30%）、尺寸大小不易控制等问题一直是中间相沥青炭微球的生产和应用瓶颈。针对这些问题，已有一些专利涉及了中间相沥青炭微球制备的优化与改进的方法。专利（CN101920956A、CN103274395A和CN103420358A）分别提出了在中间相沥青合成过程中加入松香和歧化松香、石墨、带静电荷的添加剂等物质可以制备出收率高、粒径分布可控的