【文章內(nèi)容簡介】 軟化溫度低，說明煤瀝青含輕質(zhì)組分較多，中小分子所占比率較大；軟化溫度高，則說明煤瀝青分子聚合度較大，中大分子分布較多。隨著煤瀝青中等分子量組分甲苯不溶物和月樹脂含量的增加，瀝青的軟化溫度上升。煤瀝青的結(jié)焦值隨軟化溫度上升而增加，因此采用軟化溫度較高的煤瀝青作為孰結(jié)劑，有利于焙燒品密度和機(jī)械強(qiáng)度的提高。 軟化溫度是煤瀝青最重要的物理性質(zhì)之一，隨著炭材料生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和炭材料性能 提高的要求，炭材料生產(chǎn)用孰結(jié)劑煤瀝青的軟化溫度呈逐漸提高的趨勢。高軟化溫度改質(zhì)瀝青揮發(fā)分含量少，勃結(jié)性好，成焦率高，有利于提高炭材料性能，它將逐漸取代中溫瀝青。隨著煤瀝青軟化溫度的提高，煤瀝青熔化溫度、 糊料混捏溫度和成型溫度都要相應(yīng)提高。 110 什么是煤瀝青的勃度，它如何隨加熱溫度變化？勃度是煤瀝青的一項(xiàng)重要的物理性質(zhì)，主要用來表征煤瀝青的流變性能，它表示相鄰兩流體層發(fā)生相對運(yùn)動時顯示出來的內(nèi)部摩擦力大小的一個特性參數(shù)。常溫時瀝青為黑色玻璃狀固態(tài)；加熱到軟化溫度以上，呈茹性流動狀態(tài)。煤瀝青勃度隨溫度升高 呈 U 形曲線變化趨勢，剛越過軟化溫度時瀝青的勃度緩慢下降，以后下降加快，當(dāng)瀝青勃度下降到最低點(diǎn)后，存在一段穩(wěn)定區(qū)間 ( 150 一 450 ℃ ），此后繼續(xù)提高溫度，瀝青勃度又呈增加趨勢，這是由煤瀝青中高分子組分開始縮聚所引起的。 瀝青的勃度主要由瀝青本身的性質(zhì)和加熱溫度所決定。煤瀝青的勃度與瀝青的可塑性有關(guān)，它隨溫度而變化，對溫度反應(yīng)的敏感性極強(qiáng)，溫度升高，勃度迅速下降。不同軟化溫度煤瀝青的勃度不同，高軟化溫度煤瀝青在低溫時勃度較大，但加熱到一定溫度以后，其勃度急劇降低，可以像水一樣流動。實(shí)際生產(chǎn)中常用軟化溫 度值與勃度相對照，但從軟化溫度只能看出煤瀝青載度的相對大小。 勃度和軟化溫度都代表煤瀝青的可塑性，影響著炭材料生產(chǎn)中糊料的混捏和成型以及焙燒曲線前段的制定。確定糊料混捏時勃結(jié)劑與骨料的相互作用及炭糊料的塑性，需要了解煤瀝青的勃度，一般炭材料生產(chǎn)只需測定煤瀝青在 100 一 200 ℃ 范圍內(nèi)的勃度。除了煤瀝青本身的組成和結(jié)構(gòu)影響外，外加的其他物質(zhì)能夠降低瀝青的表面張力和勃度。 111 什么是煤瀝青的結(jié)焦值和揮發(fā)分，其值高低取決于哪些因素？ 煤瀝青的結(jié)焦值是評價煤瀝青質(zhì)量的重要依據(jù)，它與煤瀝青的揮發(fā)分含量和高分子 組成含量密切相關(guān)，高軟化溫度煤瀝青結(jié) 焦值高。煤瀝青結(jié)焦值在一定程度上還取決于焙燒過程中的某些條件（如升溫速率、加熱持續(xù)時間、揮發(fā)分排出時的阻力等）。若升溫速率比較緩慢，則結(jié)焦值較大，即慢速升溫有利于提高炭坯中煤瀝青的結(jié)焦值；揮發(fā)分排出時，阻力增大（例如加壓焙燒時），也會導(dǎo)致結(jié)焦值增加。一般中溫瀝青的結(jié)焦值在 52 ％以下，改質(zhì)瀝青結(jié)焦值可提高到 55 ％一 65 % ，炭糊料中瀝青的結(jié)焦值比單獨(dú)瀝青炭化時的結(jié)焦值要高一些。煤瀝青的結(jié)焦值對焙燒品的機(jī)械強(qiáng)度、氣孔率、密度和電阻率等都有明顯的影響。對于提高炭材料密度和機(jī)械強(qiáng)度而言，希望煤瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐当M可能高一些。 通常也可由煤瀝青的揮發(fā)分含量來評價其結(jié)焦值高低。煤瀝青的揮發(fā)分含量越高，則其結(jié)焦值越低。炭材料用中溫瀝青的揮發(fā)分含量定為 55 ％一 75 ％。揮發(fā)分含量說明煤瀝青結(jié)焦殘?zhí)柯首兓厔?，其隨測定方法不同而異，在表征煤瀝青結(jié)焦殘?zhí)糠矫嬷皇且粋€相對數(shù)據(jù)。在焙燒過程中生坯所含煤瀝青孰結(jié)劑焦化后的殘?zhí)苛恳葴y揮發(fā)分含量后所得的殘?zhí)苛恳叩枚啵蕮]發(fā)分含量大小只能相對說明煤瀝青結(jié)焦殘?zhí)恐档母叩汀? 112 煤瀝青的溶劑萃取組分分析原理是什么，它可分為哪幾種組分？ 由于煤 瀝青是一種成分復(fù)雜、多變而又相互結(jié)合的多環(huán)芳香烴為主的高分子物質(zhì)組合，難以精確測定其化學(xué)結(jié)構(gòu)，并且難以從煤瀝青中提取單獨(dú)的具有一定化學(xué)組成的物質(zhì)，囚此常用溶劑組分分析法（也稱族組成分析法）將煤瀝青分離為不同的兒個族組分，了解煤瀝青不同組分分布以及各組分不同的物理化學(xué)性質(zhì)，即可在某種程度上了解煤瀝青的組成情況。 煤瀝青的溶劑萃取組分分析原理是，根據(jù)化學(xué)相似相溶原則，即兩種物質(zhì)的分子大小、元素組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)愈相似，就愈能很好地互相溶解，囚此，用同一種溶劑抽提出來的一組物質(zhì)，其物理化學(xué)性質(zhì)都比較相似，并且各 組分的產(chǎn)率取決于 溶劑的本質(zhì)。一般而言，溶劑的表面張力越大，其溶解煤瀝青的能力也隨之增大。 我國常采用甲苯（或苯）和喳琳為溶劑將煤瀝青分為 4 種組分，其流程如圖 2 一 1 所示。從不同原料來源和不同軟化溫度的瀝青中分離出的各樹脂組分性質(zhì)有一定差異，但同一種瀝青中各樹脂成分的平均相對分子質(zhì)量、 C / H 原子比以及芳烴縮合程度均按 y 、召、 a 順序增大。 113 煤瀝青的（甲）苯不溶物組成是怎樣的，它在薪結(jié)劑中起什么作用？ 煤瀝青不溶于（甲）苯的組分（ Tl 或 BI ）是由多種不同化學(xué)成分的高分子碳?xì)浠衔锝M成的 混合物，它是煤瀝青焙燒形成勃結(jié)焦的主要組分，主要起勃結(jié)橋作用，其結(jié)焦值可達(dá) 90 % , 95 % ，即在焙燒過程中使骨料炭顆粒和粉料結(jié)合成一個整體，對骨料的焦結(jié)起重要作用，影響著炭材料的密度、強(qiáng)度和導(dǎo)電率等性質(zhì)。 TI （或 Bl ）具有熱可塑性。 Tl （或 Bl ）含量應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，其含量過低，會影響焙燒制品的強(qiáng)度和氣孔率（即強(qiáng)度低，氣孔率大），但其含量過高，會影響煤瀝青在混捏時的勃結(jié)性能。 Tl （或 Bl ）平均相對分子質(zhì)量為 1200 一2100 ，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 90 ％左右，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3 39。 ％左 右， C / H 原子比為 1 . 53 左右，外觀為黑棕色粉末，具有穩(wěn)定的組成。 Tl （或 Bl ）有助于降低煤瀝青孰度對溫度的敏感性，它對固體炭質(zhì)物料濕潤能力差，在焙燒過程中，它與石油質(zhì)和瀝青質(zhì)一起焦化，有促進(jìn)后兩者生成強(qiáng)固致密勃結(jié)焦的作用。煤瀝青的結(jié)焦值隨著所含 Tl （或 BI ）增加而提高，其最重要的功能是提高炭制品的強(qiáng)度。 114 煤瀝青的喳琳不溶物的組成是怎樣的，什么是原生 QI 和次生 QI ? 哇琳不溶物（ Ql ）為煤瀝青中不溶于哇琳的組分，又稱為高分子 a 樹脂。 QI 的平均相對分子質(zhì)量為 1800 ? 2600 ，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 93 ％左右，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3 ％左右， C / H 原子比大于 1 . 67 。按 Ql 的形成過程劃分，可將其分成原生 Ql 和次生 Ql 。原生 Ql 是在煤焦化過程中形成的，其含量主要與煉焦工藝條件有關(guān)。原生 Ql 存在于煤焦油中，對煤焦油進(jìn)行蒸餾時，原生 Ql 又轉(zhuǎn)移到煤瀝青中。原生 Ql 顆粒大小在 0 . 5 ? 30 拜 m 之間。原生 Ql 包含無機(jī) Ql 和有機(jī) Ql 兩部分，有機(jī) Ql 占 98 ％左右。無機(jī) Ql 是煤中的灰分顆粒和煉焦過程中落入煤焦油中的其他無機(jī)物（如耐火磚粉末和氧化鐵粉 等）。原生有機(jī) Ql 是在煉焦時煤熱解生成的和熱解產(chǎn)物熱聚合形成的大分子芳烴，其性質(zhì)與炭黑類似，因其表面活潑，瀝青中油質(zhì)部分常附著在其表面，有機(jī) Ql 顆粒大小約 1 拜 m ，它還包含少量大于 10 拌 m 的煤和焦炭粉末，其C / H 原子比為 3 . 5 ? 4 . 0 。次生 Ql 是在煤焦油蒸餾過程中由原生 Ql 以外的其他物質(zhì)縮聚而形成的相對分子質(zhì)量更大的芳烴聚合物，呈非硬質(zhì)顆粒狀態(tài)，其大小為 1 一 100 拜 m , C / H 原子比為 2 . 0 一 2 . 5 。煤瀝青經(jīng)液相炭化反應(yīng)也可形成次生 Ql , 常稱之為 炭質(zhì)中間相。熱聚合法生產(chǎn)的改質(zhì)瀝青含有一定量的中間相，而用閃蒸法生產(chǎn)的改質(zhì)瀝青基本上不含中間相。 Ql 對炭質(zhì)骨料無潤濕和茹結(jié)能力，是瀝青炭化形成勃結(jié)焦的主要成分。 Ql 組分單獨(dú)炭化時不軟化熔融，屬難石墨化組分，是煤瀝青中的惰性成分，生成的焦呈各向同性。在煤瀝青焦化過程中， Ql 不利于煤瀝青中間相的生長，它是妨礙煤瀝青形成纖維狀結(jié)構(gòu)的成分。適量的 Ql 有利于提高煤瀝青焦化時的殘?zhí)苛?，從而有利于提高焙燒品的密度和機(jī)械強(qiáng)度。一定量的均勻分布的原生 Ql 粒子可促進(jìn)固體炭質(zhì)物料與煤瀝青勃結(jié)劑生成各向同性結(jié)構(gòu)炭，有利于提高炭材料的機(jī)械強(qiáng)度。增加煤瀝青中 Ql , 可使瀝青焦結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，但過量時將降低瀝青的載結(jié)性能，使煤瀝青流動性變差。 115 為什么國外煤瀝青質(zhì)量指標(biāo)對中間相含量有要求？ 我國煤瀝青質(zhì)量指標(biāo)中對中間相含量無要求，而國外早就有此指標(biāo)要求，例如歐洲煤瀝青技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定中間相（ l 拜 m ) 含量不高于 3 ％。這是由于煤瀝青所含中間相組分對炭材料生產(chǎn)制備帶來以下兩方面的問題： ( l ）煤瀝青所含中間相組分在混捏過程中被破壞，這些被破壞的中間相能在炭質(zhì)物料顆粒周圍形成一薄層，它能降低煤瀝青對炭質(zhì)物料的潤濕性，阻礙煤 瀝青向炭質(zhì)物料微孔內(nèi)的滲入，從而降低了煤瀝青與固體炭質(zhì)物料的結(jié)合強(qiáng)度，導(dǎo)致焙燒時炭質(zhì)物料與勃結(jié)焦界面產(chǎn)生裂紋，使炭材料的強(qiáng)度降低； ( 2 ）對于焙燒時煤瀝青勃結(jié)劑與固體炭質(zhì)物料的“焦結(jié)”，中間相的發(fā)展是利少弊多，這是由于中間相的平面狀分子會沿其接觸的固體炭質(zhì)物料表面平行排列，形成了炭質(zhì)物料與煤瀝青界面的相對平行定向，使其勃結(jié)減弱并且易產(chǎn)生勃結(jié)焦局部解理斷裂。 116 煤瀝青的聲樹脂是什么，它在勃結(jié)劑中起什么作用 ? 月樹脂是煤瀝青中溶于哇啦但不溶于（甲）苯的組分，又稱為瀝青樹脂，是中、高相對分子質(zhì)量的稠環(huán)芳烴，勃結(jié)性好，是煤瀝青勃結(jié)劑中起勃結(jié)作用的主要組分，其含量等于煤瀝青 Tl （或 Bl ）與 Ql 的差值（即 Tl （或 Bl ）一 Ql ) ，平均相對分子質(zhì)量為 1000 ? 1800 ，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 91 ％左右，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4 ％左右， C / H 原子比為 1 . 25 一 2 . 00 。月樹脂常溫時呈固態(tài)，加熱時熔融膨脹，焙燒后大部分形成焦炭，其含量高低直接影響著炭材料的密度、強(qiáng)度和導(dǎo)電性能等。 月樹脂含量對炭糊的塑性起主要作用，并且對焙燒品的物理化學(xué)性能（如電阻率、熱導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度等）都有明顯影響。一般認(rèn)為 ，月樹脂含量越高，越有利于提高炭材料的上述性質(zhì)，煤瀝青勃結(jié)劑的質(zhì)量越好。盧樹脂對于增強(qiáng)勃結(jié)劑瀝青的勃結(jié)性具有非常重要的意義，煤瀝青的勃結(jié)力隨召樹脂含量的增加而增大，但尹樹脂含量高到某種程度后，煤瀝青勃度增大，煤瀝青與炭質(zhì)粉料之間的接觸性能變差，此外，隨著煤瀝青月樹脂含量增加，將使壓粉成型時的彈性后效增大。 月樹脂結(jié)焦性能好，焙燒結(jié)焦值高，載結(jié)焦孔壁結(jié)實(shí)，結(jié)構(gòu)呈纖維狀，具有較好的易石墨化性能；煤瀝青月樹脂含量有利于提高炭材料強(qiáng)度和降低材料電阻率。對煤瀝青勃結(jié)劑的質(zhì)量進(jìn)行評價時，特別重視其口樹脂含量。 117 煤瀝青的（甲）苯可溶物的組成是怎樣的，它在勃結(jié)劑中起什么作用？ 煤瀝青中溶于（甲）苯的組分（ TS 或 BS ) ，又稱為低分子 T 樹脂，平均相對分子質(zhì)量為 200 一 1000 , C / H 原子比為 O , 56 一 1 . 25 ，常溫下呈帶勃性的深黃色半流體，具有良好的流動性、浸潤性，但結(jié)焦殘?zhí)恐档?，揮發(fā)分大， y 樹脂單獨(dú)炭化時生成纖維狀結(jié)構(gòu)。 y 樹脂在煤瀝青中的功能是降低瀝青的豁度，使瀝青易于被炭質(zhì)骨料吸附，增加糊料的塑性，有利于成型。 y 樹脂含量少，煤瀝青流動性差，可塑性差，焙燒收縮小； y 樹脂含量多，煤 瀝青流動性好，揮發(fā)分大，但過量的 y 樹脂會降低瀝青的結(jié)焦值，并且焙燒時炭坯收縮大，從而影響焙燒品的密度和機(jī)械強(qiáng)度。 118 炭材料生產(chǎn)用浸漬劑有哪） L 種類型？ 在炭材料生產(chǎn)中，根據(jù)對炭一石墨材料性能改善的不同需要，一般采用以下兒類浸漬劑： ( l ）煤瀝青或石油瀝青。用于浸漬石墨電極的接頭坯料、高功率石墨電極和超高功率石墨電極的焙燒品本體等。目前，我國普遍采用煤瀝青來浸漬電極坯料，而美國等國則采用石油瀝青來浸漬電極坯料。 ( 2 ）樹脂。主要用于浸漬石墨材料以制備化工用不透性石墨。 ( 3 ）低熔點(diǎn)金屬。 主要用于浸漬一些特殊用途的石墨制品，如轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)刮片、滑動電接點(diǎn)等。 ( 4 ）潤滑劑。主要用于浸漬石墨制品，旨在提高石墨材料的抗磨性，如制造含油軸承、滑動觸點(diǎn)、高空或水下電機(jī)用電刷空自不士。 119 炭材料的浸漬為什么要采用低 QI 含量的浸漬劑瀝青？ 浸漬劑瀝青中所含雜質(zhì)是影響浸漬效果的主要因素。浸漬劑瀝青中以 Ql （喳琳不溶物）為代表的雜質(zhì)微粒容易堵塞炭材料的氣孔，使浸漬難以進(jìn)行。對于煤瀝青對炭制品的滲透率研究表明，如果煤瀝青中 Ql 含量為零，則浸漬滲透率分別為壓力、溫度和勃度的函數(shù)，即煤瀝青對多孔炭材 料的滲透僅受壓力、溫度和貓度的影響；如果煤瀝青中含有 Ql ，則浸漬滲透率主要取決于 Ql 含量、 Ql 類型和顆粒尺寸，即浸漬效率受 Ql 的類型及其含量的影響。在炭制品浸漬過程中，浸漬效果會隨著煤瀝青中 Ql 含量的增加而變差。這是由于煤瀝青中所含 Ql 顆粒會形成濾餅，它停留在炭材料基體表面，從而使煤瀝青進(jìn)入基體的阻力加大，浸漬效果變差，這樣就很難達(dá)到均勻浸透的要求，其結(jié)果是外層浸入的瀝青多，二次焙燒時結(jié)焦炭多，體積密度大，而中心部分浸入的瀝青少，二次焙燒時結(jié)焦炭少，體積密度小。浸漬劑煤瀝青中所含 Ql 分為原生 Ql 和次生 Ql 。在炭材料浸漬過程中，由于煤瀝青所含的原生 Ql 為固體硬質(zhì)顆粒，囚此微米級原生 Ql 顆粒會在多孔炭材料表面形成不透性沉積層（濾餅），它們堆積在制品開口氣孔處，阻礙浸漬的進(jìn)行，并且隨著堆積厚度增加，其滲透阻力增大。浸漬劑瀝青所含稠環(huán)芳烴構(gòu)成的次生 Ql 雖非硬質(zhì)顆粒，呈膠體狀，但其也能在多孔炭材料表面形成接近非浸透的薄表面層，同樣阻礙瀝青向炭材料制品內(nèi)部滲透，降低煤瀝青的浸入率，直接影響浸漬效果。因此，在炭材料的浸漬處理時應(yīng)該采用低 Ql 含量的專用浸漬劑瀝青。 120 與浸漬效果相關(guān)的