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炭质中间相是沥青类有机化合物由液态向固体炭过渡转变时的一种中间液晶状态,呈现盘状向列型液晶性质。重质稠环芳烃,如沥青、渣油、蒽、萘等在惰性气氛中热解时,一般经历液相炭化成炭,其温度范围一般在350-550℃之间,生成中间相沥青。中间相沥青性能优异,制备简单,被广泛应用于高性能炭纤维、针状焦、中间相炭微球、泡沫炭等先进炭材料的制备,因此探索中间相沥青的新型制备工艺有着重大的意义。煤液化残渣是一种高炭、高硫和高灰的物质,主要由未转化的煤、无机矿物质以及煤液化催化剂组成。在煤液化过程中会产生占液化原煤量20%-30%左右的液化残渣,被认为是难以处理的副产物,国内也没有成熟的技术对其进行综合处理,因此,无论从资源有效利用还是从环保方面考虑,煤液化残渣的有效处理问题都急需解决,而利用其制备中间相沥青则具有巨大的研究价值。本论文主要工作如下:(1)使用正庚烷、甲苯、吡啶依次对煤加氢液化残渣进行萃取,采用元素分析、GPC、红外、核磁共振等手段对萃取物进行测试分析,利用1H/13C-NMR分析法计算出平均分子结构参数,并推测出三种萃取物的平均分子结构模型,主要以缩合芳环结构单元为主,同时含有12个氮、氧杂环或脂肪环,一定量的烷基侧链取代基,芳香度高,杂原子含量少,研究表明,煤加氢液化残渣可溶组分的分子结构适宜制备中间相沥青。(2)采用直接热缩聚法,煤加氢液化残渣甲苯可溶组分在热聚合温度为380℃、反应6h以及吡啶可溶组分在380℃、反应4h的条件下均形成了光学组织结构优良,各向异性含量高的中间相沥青,产物收率分别为75.6%和83.3%,其形貌比煤沥青和石油沥青制备的中间相都更好。(3)采用催化法,AlCl3为催化剂,以煤加氢液化残渣甲苯可溶组分为原料,在热聚合温度为300℃、反应5h及8h的条件下得到了尺寸均一、表面光滑的中间相小球;在320℃反应8h或者在340℃反应5h,均形成了光学结构均一、各向异性含量近100%的中间相沥青,且软化点分别为275℃和260℃,为可纺性沥青。