氯化-脱氯化和热缩聚合成煤液化残渣基纺丝沥青的分子结构特征

• 作者: 刘金昌 刘琴 申辰阳 李亚平 安小雅 解强 梁鼎成 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院
• 来源期刊: 洁净煤技术
• 学科: 化学
• 关键词: 纺丝沥青 氯化-脱氯化法 热缩聚法 分子结构特征 平均分子模型
• 年，卷（期）: 2023,（1）
• 所属期刊栏目: “煤基先进能源清洁低碳利用理论与技术”专题
• 页码范围: 37-42
• 页数: 6页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13226/j.issn.1006-6772.T22072701

摘要

纺丝沥青的性质决定其能否连续、稳定工业化生产沥青基碳纤维，也是影响碳纤维性能的重要因素，而合成方法是调控纺丝沥青性质的重要手段。对比传统热缩聚法，氯化-脱氯化法可以从分子维度调控合成，以制得纺丝性优异的沥青前驱体。迄今，针对采用热缩聚法和氯化-脱氯化法合成的纺丝沥青分子结构特征差异研究鲜有报道。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI TOF-MS)及固态核磁共振(13C-NMR)表征纺丝沥青的分子组成与结构，采用平均分子模型方法构建纺丝沥青的分子模型。结果表明，采用氯化-脱氯化法合成的纺丝沥青具有更高的碳含量，且在FTIR中1 490和696 cm-1波长处和XPS C 1s中287.1 eV结合能处均表现出特有由氯化反应产生的特征峰；由MALDI TOF-MS和13C-NMR分析可知，由氯化-脱氯化法合成的纺丝沥青具有更高的聚合度、分子量和芳香度，其平均分子量达857,芳香度达0.87,且纺丝沥青的分子结构更趋向于在一维方向上发展的线性结构。根据表征分析结果，采用Shoolery-Budde提出的平均分子模型，构建了由氯化-脱氯化法和热缩聚法合成的纺丝沥青的分子模型。