DOC《[1]制备而成。改质沥青具有较高的结焦值、较高的甲苯不溶...》

1 Dissolution rate of three kinds of solvents on modified coal tar pitch under normal temperature /% 序号 甲苯 苯 二甲苯

1 49.526 47.033 47.192

2 44.906 45.825 43.567

3 46.071 44.921 48.694 平均 46.834 45.926 46.485 2.1.2 化学结构分析 图1为改质沥青、甲苯提取物、苯提取物、二甲苯提取物的红外光谱图.图1a,在3

690 cm-1的峰是OH伸缩振动或面外弯曲旋转;

在3

040 cm-1处是芳环上C-H的伸缩振动,1

600 cm-1左右有较强吸收峰为芳环上C=C或者C=N键,指纹区1

030 cm-

1、950 cm-1出现弱峰,可能存在吡啶类、嘧啶类化合物;

2

908 cm-1有一弱峰为脂肪族CH伸缩振动.煤沥青主要由多环芳烃(PAH)、多环杂芳族化合物及其甲基衍生物组成[10].2

320 cm-1左右的峰归属于C≡C或者C≡N,1

910 cm-1的峰为C=O键,1

100 cm-1处为C-O键,C=O与C-O的存在证明煤沥青中可能存在羧基[11].1 200~1

550 cm-1归属于脂肪族、芳香族的-NO2[12-13],指纹区600~900 cm-1之间的吸收峰是芳环上C-H键的面外变形振动,证明存在一些芳环取代物[14].图1中b、c、d三条红外光谱图在峰的分布上基本相似,3种提取物中所出现的峰位在改质沥青中均有出现,但在1

600 cm-1处的吸收峰变弱,可能与嘧啶类化合物不溶于有机溶剂有关.可以认为3种提取物的化学结构基本相似,从化学结构变化来看,3种溶剂在提取过程中,并未发生化学反应. a-改质沥青;

b-甲苯提取物;

c-苯提取物;

d-二甲苯提取物 图1 提取物的红外光谱图 Fig.1 Infrared spectrum of extracts 2.1.3 热解特性分析 改质沥青与不同溶剂获得的提取产物的热解特性分析如图2所示.根据图2的TG-DTG曲线:改质沥青与3种提取物初始失重温度与最终平稳的温度基本相同,在100 ℃到200 ℃之间有微量的质量损失,失重温度主要分布在200 ℃到550 ℃之间,主要是轻质组分的挥发、大分子化合物断裂产生小分子化合物[15];

550 ℃之后趋于平缓,失重率约为55%(改质沥青)、80%(三种提取物).改质沥青中α树脂以及β树脂属于重质组分,在升温过程中α树脂、β树脂以及少部分γ树脂共同炭化,而3种提取物为γ树脂的一部分,少部分参与炭化[16].相同温度下,3种提取物的失重速率基本相同,均大于改质沥青,提取物中含有的更高比例的轻质组分.3种提取物TG-DTG曲线基本相同,可以认为:3种提取物中,没有相对分子质量较大的组分. (a)改质沥青;

(b)甲苯提取物;

(c)苯提取物;

(d)二甲苯提取物 图2 提取物的TG-DTG曲线 Fig.2 TG-DTG curves of extract 2.2 γ树脂提取方式及含量对改性沥青性能的影响 根据图

1、图2和表1的分析结果,可以认为,3种提取物的组分大致相同,均为γ树脂的部分提取物.下面通过研究改性沥青的软化点、结焦值、接触角的变化,探究不同提取物对煤沥青主要性能以及润湿性的影响. 改质沥青与γ树脂混合比例按照公式计算: 由(1)和(2)联立可以得到改质沥青与不同的溶剂提取物的配比公式 式中,m1为改质沥青的质量;

m2为提取物的质量;

m3为改性沥青的总质量;

a为改性沥青中γ树脂的含量;

b为改质沥青中γ树脂的含量,68.9%. 根据上述公式配制成γ树脂含量分别为75%、80%、85%、90%的改性沥青,研究煤沥青的性能变化规律. 2.2.1 γ树脂提取方式及含量对改性沥青软化点和结焦值的影响 软化点(SP)作为煤沥青的主要指标之一对混捏温度有重要影响,软化点降低,可以降低混捏温度,降低生产能耗.3种提取物改性沥青软化点及结焦值的变化如图3所示.由图3a可以看出,在3种提取物添加量相同的情况下,软化点基本相同.随γ树脂含量的增加,软化点的降幅变缓,整体曲线呈L型下降.γ树脂含量从68.9%增加至80%,软化点基本呈直线下降,每增加1%的γ树脂,软化点大约降低3.3 ℃;