一种含钛沥青及其制备方法
【专利摘要】一种含钛沥青及其制备方法，是采用四氯化钛和沥青反应生成含纳米氧化钛颗粒的沥青。过程是：将软化点50?120℃的沥青熔化，然后在300?360℃将四氯化钛液体逐渐倒入熔化的沥青中，并于此温度下反应0.5小时；然后在330?390℃下继续热缩聚反应0.5?6小时，就得到含钛沥青。含钛沥青的软化点在70?130℃之间，钛含量在0.5?10wt％。
【专利说明】
一种含钛沥青及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种含钛沥青及其制备方法。确切的说，本发明所涉及的沥青中含有钛元素，是采用四氯化钛和沥青反应制备而成，可以作为含钛的碳材料及相关材料制备的原料。
技术背景
[0002]沥青是由多种多环芳烃化合物组成的混合物，由于其富含芳烃的结构，常常作为碳材料生产的粘结剂或浸渍剂。沥青分子主要是由碳和氢元素组成的，还有少量的氧和氮元素，当沥青转化成碳时，氢、氧和氮元素在裂解过程中逸出。对于碳材料，其基本结构是石墨或类石墨晶体，碳材料的性质参数和其石墨晶体的状态有关。沥青在转化成碳时，所形成的碳的结构与其分子结构、族组成有关。单纯由沥青形成的碳往往存在着石墨化度不高的缺点，所以常常采用催化石墨化的方法提高沥青和碳质骨料的石墨化度;而且单纯碳材料在高温容易被氧化，上述元素也是提高碳材料抗氧化性能的元素，从而形成碳陶复合材料。经常采用的有硼、钛、锆和硅等元素，这些元素是在碳材料制作时加入的，目前常采用的方法是向原料中加入这些元素的氧化物或者碳化物的固体粉料。由于这些固体粉料粒度>10微米，生产中存在着均匀混合困难、元素起效应不充分的缺点，降低固体粉料的粒度可以提高元素的利用率。纳米化是解决上述缺点的途径之一，但将纳米粒子与沥青及骨料混合时，纳米粒子的团聚是一个不利因素。本发明采用原位反应的方法，使钛以氧化钛纳米颗粒存在于沥青中，由于是原位反应，氧化钛纳米颗粒是均匀分布在沥青中，克服了将氧化钛纳米颗粒与沥青直接混合时氧化钛纳米颗粒团聚和分散不均的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明是涉及一种含钛元素的沥青及其制备方法，是采用四氯化钛和沥青反应生成含纳米氧化钛颗粒的沥青，该沥青可以作为含钛碳材料的制备原料。
[0004]含钛沥青的制备过程如下:
[0005](I)将软化点50-120°C的沥青熔化，升温至300-360 °C，在搅拌下将一定比例的四氯化钛液体逐渐倒入熔化的沥青中，加入完成后于此温度下反应0.5小时；
[0006](2)四氯化钛加入完成并初步反应后将反应系统封闭，在330-390 °C下继续反应
0.5-6小时，就得到含钛沥青；
[0007](3)含钛沥青的软化点在70_130°C之间，钛含量在0.5_10wt%。
[0008]上述步骤(I)中所述的沥青是煤焦油沥青或者石油沥青，也可以是其它方式得到的沥青，如萘合成沥青等等。四氯化钛是逐渐加入熔化沥青中的，加入速度以不产生大量泡沫并且泡沫逸出系统为准；四氯化钛加入量根据目标含钛沥青中钛的含量反算，沥青反应完成后收率在90-95 %。
[0009]上述步骤(2)中所述的反应是在惰性气体保护下330_390°C的热缩聚反应。
[0010]上述步骤(3)所述的钛含量是由氧化钛含量折算的钛元素含量。
[0011]本发明的优点:
[0012]沥青和四氯化钛直接反应生成的氧化钛纳米颗粒是在反应中形成的，这些纳米颗粒分布均匀。
【具体实施方式】
:
[0013]实施例1
[0014]将软化点500C的煤焦油沥青，四氯化钛加入量为四氯化钛:沥青=40:100，于3000C下加入，加入完成后于此温度反应0.5小时，然后升温至350°C、在氮气保护下反应I小时，即得到含钛量9.9 %、软化点116 °C的含钛沥青。
[0015]实施例2
[0016]将软化点75°C的煤焦油沥青，四氯化钛加入量为四氯化钛:沥青=28:100，于3100C下加入，加入完成后于此温度反应0.5小时，然后升温至3300C、在氮气保护下反应3小时，即得到含钛量7.2 %、软化点125 °C的含钛沥青。
[0017]实施例3
[0018]将软化点1200C的石油沥青，四氯化钛加入量为四氯化钛:沥青=2:100，于300 V下加入，加入完成后于此温度反应0.5小时，然后升温至360°C、在氮气保护下反应6小时，即得到含钛量0.5%,软化点130 0C的含钛沥青。
[0019]实施例4
[0020]将软化点105°C的萘合成沥青，四氯化钛加入量为四氯化钛:沥青=12:100，于3200C下加入，加入完成后于此温度反应0.5小时，然后升温至3500C、在氮气保护下反应5小时，即得到含钛量3.1%、软化点124°C的含钛沥青。
[0021]实施例5
[0022]将软化点600C的煤焦油沥青，四氯化钛加入量为四氯化钛:沥青=4.5:100，于360°C下加入，加入完成后于此温度反应0.5小时，然后升温至390°C、在氮气保护下反应0.5小时，即得到含钛量1.1 %、软化点70 °C的含钛沥青。
【主权项】
1.一种含钦沥青及其制备方法，其特征是米用软化点在50-120 °C的沥青与四氯化钦在300-360 0C加入并于此温度下反应0.5小时，然后在330-390°C下热缩聚0.5_6小时，即可制成钛含量在0.5-10wt%、软化点70-130°C的含钛沥青。2.权利要求1所述的与四氯化钛反应的沥青是指煤焦油沥青或石油沥青或其它方式(如萘合成)得到的沥青。3.权利要求1所述的热缩聚是指在惰性气氛中(如氮或者氩等无氧化性的气体)的反应。
【文档编号】C08L95/00GK105907117SQ201610511953
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】史景利, 马昌, 李晓杰, 曹二闯, 李正, 李正一
【申请人】天津工业大学