中间相的数量与结构对有序焦的制备有直接的影响,研究石油沥青(Petroleum pitch,PP)和煤沥青(Coal tar pitch,CTP)混合比例及外在碳化条件对中间相形成的影响,探索其中的科学规律,以期制取数量多、形态好的中间相微球,从而得到有序性良好的半焦和焦,并最终为制备低热膨胀系数、高密度、良好的导电导热性能和较高的机械强度等综合性能的针状焦具有重要的意义。以CTP为原料生产的针状焦在高功率/超高功率石墨电极电弧炉炼钢领域和新能源方面的广泛应用,不仅可以显著降低能耗,有助于节能减排,而且对以煤炭为主的我国更加具有现实意义。我国是煤炭生产和消费的大国,在煤炭炼焦过程中可产生约为2-3wt.%的CTP。所以,探索PP与CTP混合后的沥青组成及性质,寻找改善中间相和半焦结构的新途径,对提高煤炭资源的利用率,增加煤炭附加值,延长煤炭产业链,促进煤化工可持续发展,优化煤炭产业结构具有重要意义。本论文以CTP和PP为原料,通过改变不同条件将PP与电场法除去喹啉不溶物的精制煤沥青(Refine coal tar pitch,RCTP)碳化,研究了混合比例、温度、压力、升温速率、保温时间和机械振动条件对中间相粒径分布和数量的影响;然后,将PP在紫外光下与溴(Br2)反应,得到溴化石油沥青(Brominated petroleum pitch,BPP),在苯甲酰氯(Benzoyl chloride,BC)作用下,把不同比例的BPP与RCTP混合制取改性沥青(Modified pitch,mp)。探索了改性条件对半焦和针状焦的有序结构以及改性沥青性质的影响。利用红外光谱仪(fouriertransforminfrared,ft-ir)、元素分析仪、氢核磁分析仪、热重分析仪和粘度分析仪、偏光显微分析仪、x射线衍射仪(xraydiffraction,xrd)、扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,sem)考查了改性条件对mp、rctp、pp,以及最优化改性条件下得到的改性沥青(记为typicalpitch,tp)性质及碳化所得半焦和针状焦的结构进行了分析表征。所得主要结论如下:1、中间相微球的粒径分布和数量随着pp比例的增加,呈现一定的变化规律,具体体现在,pp比例增大,中间相微球的数量逐渐增多,按传统“十字数点法”统计,在pp比例为40%时,中间相微球已达100%;同时,粒径分布向小尺寸方向集中,主要分布在0.1-2.0μm范围。说明可以通过调整pp比例,得到产量较高且粒径分布可控的中间相微球。2、中间相微球生成的最佳碳化工艺条件为压力0.5mpa,升温速率为2℃/min,碳化温度410℃,保温时间4h。半焦合适的碳化条件为:终温550℃,升温速率1℃/min,保温3h,该条件下所得半焦结构有序性更好,纤维组织结构最多。3、在改性沥青碳化所得半焦的结构中,10wt.%(mbpp/(mbpp+mrctp))溴化反应时间为6h的bpp与rctp混合,在5wt.%的bc作用下,130℃,反应10h的改性沥青tp碳化后焦的结构有序性最好,各向异性组织含量为83%;d002值最小,达到了0.3432nm;经煅烧后得到的针状焦结构层状排列更加致密,针状焦结构更加规整,杂质碎片少,纤维状结构更好。4、BPP的性质随溴化反应时间长短有所不同,其中溴化反应时间为6 h的BPP-6h的C-Br键伸缩振动吸收峰比BPP-3h和BPP-9h更强,说明合适的溴化反应时间为6 h。而且,与RCTP相比,TP的C含量减少0.87%,H含量增加了0.27%,相应的H/C比值增加到0.7。改性沥青的芳香氢比例增大到79.6%,说明适当的BPP添加比例(10 wt.%)有利于改性沥青体系分子的芳构化,促进了稠环芳烃结构的增加,使芳香度增大,形成了更多的芳香族化合物。同时,TP的热稳定性更好,残炭率提高了12%。TP的粘度略有降低,更有利于中间相的形成与发展,为形成更有序的焦结构奠定基础。