由合成各向同性沥青与芳族溶剂的共混物生产中间相沥青的制作方法

本发明涉及用于制造碳产品例如纤维的沥青的生产。

背景技术：

1、碳纤维市场已显著增长。这种增长可归因于来自各种行业的日益增长的需求，所述行业例如汽车(例如车身部件，例如行李箱盖、引擎盖、前端、保险杠、门、底盘、悬架系统例如板簧、传动轴)，航空航天(例如飞行器和空间系统)，高性能水上船只(例如游艇和划艇)，飞机，运动器材(例如高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、滑雪单板、头盔、划船或滑水器材)，建筑(非结构和结构系统)，军事(例如飞行无人机、装甲、装甲车辆、军用飞行器)，风能工业，储能应用，耐火材料，碳-碳复合材料，碳纤维，以及在建筑和道路建设中使用的许多隔绝和密封材料(例如混凝土)，涡轮叶片，轻质圆筒和压力容器，离岸系绳和钻井隔水管(drilling riser)，医疗等。碳纤维对于高性能应用有益的非限制性性质包括例如高体积模量和拉伸模量(取决于碳纤维的形态)，高电导率和热导率，高比重等。

2、已生产来自沥青前体的具有优异机械性质的高度取向的碳纤维。对于基于沥青的碳纤维或其他基于沥青的碳复合材料，其性质(例如机械、电学或热学性质)由前体材料中的中间相含量(例如有序的形态)、石墨域的取向和晶粒尺寸及其在所得碳纤维内的几何构型(纤维的纹理)决定。因此，后续的石墨结构和形态与在高温处理之前的生碳(greencarbon)材料中获得的分子取向强相关。通常使用具有丰富的芳族部分的石油副产物来生产中间相沥青。

技术实现思路

1、本文公开了一种生产中间相沥青的实例方法，包括：通过在40℃至350℃范围内的温度下使进料、多聚甲醛、乙酸和硫酸反应来形成各向同性沥青，其中所述进料包含单环芳族化合物或多环芳族化合物，或者两者；将所述各向同性沥青与包含芳族溶剂的第一溶剂混合以给出混合物；将混合物加热至至少350℃的温度以给出中间相沥青；以及用第二溶剂洗涤所述中间相沥青，其中所述中间相沥青具有小于400℃的软化点。

2、本文还公开了一种生产中间相沥青的实例方法，包括：通过使包含芳族化合物的进料与多聚甲醛、乙酸和硫酸反应来制备各向同性沥青，其中所述芳族化合物包含单环芳族化合物或多环芳族化合物，或者两者；将所述各向同性沥青与包含芳族溶剂的第一溶剂组合；将组合的各向同性沥青和第一溶剂加热至350℃至500℃范围内的温度以给出中间相沥青；以及用第二溶剂洗涤所述中间相沥青，其中所述中间相沥青在洗涤后具有小于400℃的软化点。

3、本公开的公开的方法和系统的这些和其他特征和属性及其有利的应用和/或用途将由以下详细描述显然可见。

1.一种生产中间相沥青的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述进料包含所述单环芳族化合物，所述单环芳族化合物包含甲苯、二甲苯或四氢化萘，或其任何组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述进料包含所述单环芳族化合物，所述单环芳族化合物包含二甲苯异构体。

4.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述混合物以按重量计1%至50%包含所述第一溶剂。

5.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述芳族溶剂包含萘、甲基萘、甲苯、二甲苯或四氢化萘，或其任何组合。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述芳族溶剂包含萘。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述芳族溶剂与所述进料相同。

8.根据任何前述权利要求所述的方法，其中加热所述混合物包括在容器中的气体下在容器中加热所述混合物，并且其中所述气体包含惰性气体。

9.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述混合物中存在所述第一溶剂减少了所述混合物的加热中的结焦。

10.根据任何前述权利要求所述的方法，其中混合物中存在所述第一溶剂或用所述第二溶剂洗涤所述中间相沥青，或其组合，降低了所述中间相沥青中的材料的不同软化点的分布，或者减少了所述中间相沥青中在不同温度范围下软化的固体的量，或其组合。

11.根据任何前述权利要求所述的方法，其中加热所述混合物包括在作为密闭系统的密封容器中加热所述混合物，并且其中加热所述混合物产生所述密封容器中的压力下的反应。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中加热所述混合物包括在作为开放系统的非密封容器中加热所述混合物，并且其中所述方法包括在所述加热期间从所述非密封容器中除去挥发物和低沸点反应组分以及至少一些第一溶剂。

13.根据任何前述权利要求所述的方法，其中所述第二溶剂包含甲苯或戊烷，或者两者，并且其中所述中间相沥青在洗涤后具有200℃至400℃的软化点。

14.一种生产中间相沥青的方法，包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述芳族化合物包含所述单环芳族化合物，所述单环芳族化合物包含甲苯、二甲苯或四氢化萘，或其任何组合，并且其中所述组合的各向同性沥青和第一溶剂以小于50重量%包含所述第一溶剂。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其中所述第一溶剂与所述各向同性沥青的存在减少了各向同性沥青的加热中的焦炭的形成。

17.根据权利要求14至16中任何项所述的方法，其中所述芳族化合物包含所述单环芳族化合物，所述单环芳族化合物包含二甲苯。

18.根据权利要求14至17中任何项所述的方法，其中所述芳族溶剂包含所述芳族化合物。

19.根据权利要求14至18中任何项所述的方法，其中加热包括在容器中的惰性气氛下在容器中加热所述组合的各向同性沥青和第一溶剂。

20.根据权利要求14至19中任何项所述的方法，其中所述第二溶剂包含甲苯或戊烷，或者两者。

21.根据权利要求14至20中任何项所述的方法，包括在洗涤所述中间相沥青后，在压力下在空气存在下再加热所述中间相沥青，由此将残余的各向同性沥青转化为新中间相沥青。

22.根据权利要求14至21中任何项所述的方法，包括由所述中间相沥青形成碳纤维。

23.根据权利要求14至22中任何项所述的方法，包括由所述中间相沥青形成用于电池的石墨产品。