1 國外技術進展
國外對煤瀝青的研究開始于 20 世紀 60 年代,英國以煤瀝青為原料生產煤-石油基混合瀝青并用于道路建設,此后法國、德國、波蘭等國也開始對混合瀝青進行研究并生產使用,德國呂特格公司1982年開始生產混合瀝青CB70并用于鋪設道路, 長時間應用發現所得混合瀝青耐磨性及抗變形性均得到一定程度的提高;20 世紀 60 年代末期, 美國、日本等研發 Cherry-T 法,該法是在煤焦油蒸餾時候直接對煤瀝青進行改質生產黏結劑瀝青,所得的改性煤瀝青軟化點、 甲苯不溶物等性能指標都比較好。
隨后意大利研發減壓蒸餾法,直接對煤瀝青進行減壓蒸餾, 該法優點在于閃蒸過程中不會產生衍生物,并且所得改性煤瀝青軟化點、殘炭率等有所增加,但是 β 樹脂含量等均低于熱聚法。 隨后國外研究人員對煤瀝青改性進行了改性劑方面的研究,M.A. Trofimovich將SAS和碳作為改性劑,對煤瀝青進行改性,研究發現改性后的煤瀝青軟化點、可塑層厚度等性能得到提升,黏度是原來的10倍;向煤瀝青中加入不同質量分數(3%,6%,9%)的 EVA 時,隨著質量分數增加相應所得改性煤瀝青軟化點升高,同時所得改性煤瀝青高溫表觀黏度提高;B用強氧化劑H2SO4、HNO3 等對煤瀝青進行改性, 所得煤瀝青中 TI、QI含量以及煤瀝青軟化點有所提高;利用聚乙烯基吡啶、聚丙烯腈改性煤瀝青,所得改性煤瀝青中高分子含量得到提高,結焦性能提升。 但對于歐美等發達國家整體來說,炭素行業實際應用比重很小。
2 國內技術進展
我國煤瀝青改性技術較國外起步較晚。 20 世紀80 年代,鞍鋼化工引進意大利減壓熱聚法改性煤瀝青技術;隨后我國又引進加壓熱聚法改性煤瀝青技術; 黑化集團于1997年自主研發熱聚合法改性煤瀝 青 技 術 并 建 成 年 產 1.5 萬 t 改性煤瀝青生產裝置;2013 年 5 月, 中輕集團路用納米改性煤瀝青技術研制成功,這種新型的筑路瀝青材料充分發揮了納米材料的優勢,有著優異的耐油性和較強的石子粘附力,且比石油瀝青價格便宜、施工更為簡單方便,目前該技術已具備了推廣轉化能力,應用于公路建設后將大大節省公路投資,經濟和社會效益十分顯著;2017 年東北石油大學與遼河油田大力特種瀝青有限公司聯合開發的混融法制備特種改性煤瀝青技術,已經完成了年產30萬 t 工業裝置。 除了工業方面之外,我國科研人員在改性劑方面做了大量研究,采用重質石油瀝青改性煤瀝青,得到的改性煤瀝青達到國際先進水平; 利用 3-氯硝基苯為改性劑,以甲基苯磺酸為催化劑對煤瀝青進行改性,改性后的煤瀝青炭收率、芳香度以及聚合度等性能指標都得到了不同程度的提高;采用酚醛樹脂改性煤瀝青,并分析了煤瀝青改性前后的流變性能;采用對苯二醇改性煤瀝青,所得改性煤瀝青多環芳烴含量降低了 74.14%;對產物進行熱重及紅外分析證明多環芳烴與改性劑對苯二甲醇之間很可能發生了親電取代作用。
我國煤瀝青改性方面研究較晚,煤瀝青研究主要是針對改性劑方面的研究, 意在降低煤瀝青污染,增加煤瀝青性能指標,但目前我國承擔煤瀝青主要研究任務的是高等院校及科研院所,煤瀝青的研究受到設備條件等限制,與發達國家相比,我國煤瀝青技術存在明顯的劣勢。