煤沥青中喹啉不溶物的基础物性及喹啉不溶物基沥青炭的微观结构研究

摘要

喹啉不溶物(QI)是煤沥青组成中一类大分子碳质颗粒的统称,对煤沥青的性质和应用有着重要的影响。为深入研究煤沥青中喹啉不溶物的基本性质,本研究以喹啉为溶剂,分别对三种典型沥青(中温沥青、氧化改性沥青和热缩聚沥青)进行溶剂萃取分离处理,得到三种喹啉不溶物(QI-M、QI-O和QI-N)。利用元素分析仪、热重分析仪、粒度分析仪和偏光显微镜对三种QI的基础物性进行了表征。通过SEM、XRD、Raman光谱结合分峰拟合的方法对三种喹啉不溶物基沥青炭的微观结构进行了研究。结果表明:QI-M是一种亚微米级球形碳质颗粒,其粒度均匀性最佳;QI-N尺寸较大,是一种粒度分布较为均匀、尺寸约为16μm的球状炭。三种QI的热解行为迥异,QI-O、QI-N在250~500℃内存在热解反应和缩聚反应的协同发生,而QI-M只有热解反应的发生。三种喹啉不溶物基沥青炭QI-M-C、QI-O-C和QI-N-C中,石墨晶体(I G/I All)含量依次为10.61%、6.84%和12.43%;无定形碳含量(I D3/I All)依次为9.18%、11.09%和6.06%;晶粒尺寸(L c)依次为1.62 nm、1.35 nm和1.85 nm。QI-N具有较好的高温可石墨化性,而QI-O的高温可石墨化性欠佳。