重质煤焦油的复合改性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文重质煤焦油的复合改性研究论文作者：陈韫廷学生类别：全日制学科门类：理科学科专业：高分子化学与物理指导教师：张福强职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPhysicsofPolymersSTUDYONTHECOMPOSITEMODIFICATIONOFHEAVYCOALTARbyChenYuntingSupervisor:Prof.ZhangFuqiangMay2017摘要相对于石油沥青，重质煤焦

2、油与石料有很好的粘附性、浸润性，但是存在易老化的缺点。因此提高重质煤焦油的抗老性能，对我国的道路发展具有重大意义。本文以层状非金属矿物绢云母为主要改性剂，通过插层、熔融复合的方法改性重质煤焦油，并研究了其抗老化性能。绢云母是一种片层结构的粘土，它具有气体阻隔性能。对绢云母进行插层处理，使沥青分子进入层间，可以有效地减少沥青内部分子与氧气的接触，从而提高重质煤焦油的抗老化性能。以十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）为插层剂对绢云母插层改性，绢云母的层间距从0.992nm扩大到1.938nm。红外光谱中在2849cm-1和2918cm-1处出现的CH-12对称和非对称伸缩振动峰以及在14

3、84cm处出现的CH3的弯曲振动峰表明DTAB进入到绢云母层间。插层处理时间延长，插层率不断提高，2.0h、4.0h、24h的插层率分别为23.38%、45.37%、85.06%。插层绢云母与蒽油、油浆及重质煤焦油熔融混合，它的d002衍射峰消失，并且原绢云母的d002衍射峰没有出现，说明重质煤焦油分子进入绢云母层间，将绢云母剥离。绢云母的插层率是影响重质煤焦油抗老化性能的重要因素。插层率分别为20%、40%、80%的插层绢云母用量为5.0wt%时，重质煤焦油老化前后的质量变化分别为4.78%、4.56%、3.62%，针入度比分别为32.51%、34.44%、39.54%，说明随

4、着插层率的提高，重质煤焦油的抗老化效果越好。羰基指数（CI）和亚砜基指数（SI）是重质煤煤焦油老化过程中羰基和亚砜基含量的变化，是沥青老化程度的反映。与纯沥青相比，插层绢云母改性重质煤焦油的CI从0.145减小到0.051、SI从0.221减小到0.088，说明层剥离状态的绢云母明显改善了的抗老化性。其可能的原因是绢云母的片层结构有着阻隔气体的作用，减缓了空气和沥青氧化反应。蒙脱土、蛭石和凹凸棒土同为无机非金属矿物，它们对重质煤焦油的抗老化性也有改善效果。插层蒙脱土、蛭石及凹凸棒土经与重质煤焦油复合，实现了层剥离。研究结果表明，和纯沥青相比，插层蒙脱土、蛭石和凹凸棒土用量为5wt

5、%时，重质煤焦油500℃的TG质量残留率从49.44%分别提高到54.48%、52.60%和55.54%；凹凸棒土、蒙脱土、蛭石改性重质煤焦油CI指数从0.145分别减小到0.092、0.053和0.042，SI指数从0.211分别减少到0.111、0.106和0.085，蛭石的改性效果优于蒙脱土和凹凸棒土。关键词：重质煤焦油，抗老化，绢云母，蛭石，插层IABSTRACTComparedtothepetroleumasphalt,heavycoaltarhasagoodadhesionandwettabilitytothestones,butcoaltarpitchiseasya

6、ged.Therefore,itisofgreatsignificanceforroaddevelopmenttoimproveanti-agingpropertyofheavycoaltar.Inthispaper,theanti-agingpropertiesoftheheavycoaltarweremodifiedbythemethodofintercalatingandmeltingwiththelayerednon-metallicmineralsericitewhichwasusedasthemainmodifier.Sericiteisakindofclaywith

7、layeredstructure,whichhasagasbarrierfunction.Toimprovetheanti-agingpropertyofthecoaltarpitch,thesericitewillbemodified,sothattheasphaltmoleculescanenterintotheinterlayerandreduceoxygentransfereffectively.Dodecyltrimethylammoniumbromide(DTAB)w