萘低温催化热缩聚机理研究

摘要

萘在高温煤焦油中的含量可达10%以上,以萘为原料进行催化缩聚是制备中间相沥青和功能炭材料的有效途径。本研究以无水AlCl_(3)为催化剂,系统研究了萘在不同温度(90-170℃)及AlCl_(3)与萘物质的量比(1∶100-30∶100)条件下的常压聚合过程。结果表明,当温度低于110℃时,缩聚产物主要由多联三环化合物构成,重质产物仅占29.5%;温度为150℃时,缩聚产物以四至五环迫位芳香缩合物为主,中质组分含量保持在50%;温度为170℃时,缩聚产物中存在大量六环芳香核,原料转化率高达90.7%,而且产物具有良好的流动性及在THF中的溶解性,有利于高温热缩聚及后续石墨化工艺。本研究在提出“齐聚-热解-稠环化”反应机理基础上,考察了催化萘聚合产物的结构与组成:当AlCl_(3)与萘物质的量比为1∶100时,对萘短链齐聚进行模拟,可得二至七级萘齐聚物,而将AlCl_(3)与萘物质的量比提升至10∶100时,萘受AlCl_(3)催化热解可产生乙炔和甲基萘。该研究阐明了萘沥青前驱体的形成机理,为进一步萘催化缩聚制备中间相沥青的产物控制和沥青缩聚轻组分的循环再利用提供理论依据。