[发明专利]一种石墨烯复合沥青材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合沥青材料及其制备方法，是将中温煤沥青粉碎后，与石墨烯、交联剂、催化剂混合均匀，再在140℃‑180℃交联聚合，从而获得石墨烯复合沥青材料。本发明的方法可以显著提高煤沥青的导热性能及其导电性能。

技术领域

本发明涉及煤沥青的深加工技术领域，具体为一种改质沥青的制备方法。

背景技术

我国作为煤炭资源大国，在煤干馏过程中产生的中温煤焦油年产量在数百万吨，数量极其可观。中温煤焦油沥青(中温煤沥青)是中温煤焦油的主要组成部分，占煤焦油质量的50％-55％。因此，充分利用中温煤沥青具有重要的意义。

随着科学技术的发展、实验手段的不断更新，我国的炭素工业得到了快速发展，各种高性能的新型炭材料不断出现。目前中温沥青多作为炭素材料生产企业的粘结剂使用，在铝电解生产过程中对预焙阳极质量的要求越来越高，而影响预焙阳极质量最重要的因素是作为粘结剂的煤沥青性能。因此，生产符合高质量的预焙阳极配方所使用的优质煤沥青是十分急迫的，但由于中温沥青含有较少的β树脂，在一定程度上影响到炭材料的导电性能。中温沥青同时也是预焙阳极生产时的一种重要原料，它的质量直接影响到预焙阳极的使用性能(如体积密度、耐压强度、导电性及导热性等)，而这些性能与煤沥青粘结性能和结焦残炭量以及灰分与硫分有关。目前我国大型铝用炭材料生产企业已成功地采用改质沥青取代中温沥青作为预焙阳极生产用粘结剂，而在我国生产石墨电极为主的冶金炭材料企业，粘结剂沥青的更新换代才刚刚起步，随着大尺寸超高功率石墨电极的开发生产，改质沥青取代中温沥青已成为必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯复合沥青材料及其制备方法，旨在以石墨烯作为改性剂，摸索合适的改性条件，对中温煤沥青进行改性，以提高其导电和导热性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种石墨烯复合沥青材料的制备方法，其特点在于：是将中温煤沥青粉碎后，与石墨烯、交联剂、催化剂混合均匀，再在140℃-180℃交联聚合，从而获得石墨烯复合沥青材料。

进一步地，所述交联剂为二乙烯基苯、肉桂醛和多聚甲醛中的至少一种。

进一步地，所述催化剂为对甲苯磺酸或三氯化钾。

进一步地，所述交联剂与所述煤沥青的摩尔比为0.25-0.75:1。更进一步地，交联剂优选采用二乙烯基苯，且其与煤沥青的摩尔比为0.25:1，同时添加适量肉桂醛作为辅助。

进一步地，所述催化剂的用量占所述煤沥青质量的1-10wt％，优选为5wt％。

进一步地，所述石墨烯的用量占所述煤沥青质量的1-10wt％，优选为5wt％。

进一步地，所述粉碎是将煤沥青粉碎至粒径不大于0.1mm。

进一步地，所述交联聚合的时间为3-5h。

进一步地，所述交联聚合的升温速率为5℃/min。

本发明还公开了按照所述制备方法所获得的石墨烯复合沥青材料。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明的方法可以显著提高煤沥青的导热性能及其导电性能。

2、本发明利用交联剂和催化剂，直接在常压下进行交联聚合，完成石墨烯对煤沥青的改性，方法简单、制作成本低。

3、本发明所筛选的原料比例和反应温度，可使石墨烯复合沥青材料的性能，尤其是导热性能最优。

附图说明

图1为本发明实施例1所得石墨烯复合沥青材料的SEM图；

图2为本发明实施例2所得石墨烯复合沥青材料的SEM图；