一种利用乙烯焦油生产包覆沥青的工艺方法

技术领域

本发明属于先进无机非金属材料技术领域，更具体地说，涉及一种利用乙烯焦油生产包覆沥青的工艺方法。

背景技术

生产锂电池的原料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大部分，其中电池负极材料主要是石墨类，由于石墨本身存在一些结构缺陷，石墨层由于锂离子的嵌入和脱嵌，层间距改变，易造成石墨层剥落、粉化，还会发生有机溶剂共嵌入石墨层或有机溶剂分解，影响电池循环性能，通过包覆沥青与石墨经过多道加工之后，包覆沥青包覆到石墨表面，可以避免石墨表面结构的玻璃；包覆沥青与石墨间的存在结合不充分的情况，在锂电池使用的过程中，内部的石墨可能出现粉料团聚的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用乙烯焦油生产包覆沥青的工艺方法，可以增加制成包覆沥青耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能。

本发明采取的技术方案具体如下：一种利用乙烯焦油生产包覆沥青的工艺方法，包括以下步骤：

S1、将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降之后的乙烯焦油中加入添加剂；

S2、将加入添加剂的乙烯焦油进行提纯，得到焦油轻组分和焦油重组分；

S3、将提纯得到的焦油重组分进行闪蒸，初步得到包覆沥青；

S4、将闪蒸得到的包覆沥青倒入反应釜中，在反应釜中加入共聚石油树脂、溶剂油、石棉和高含碳矿物，对包覆沥青混合物进行加热和搅拌。

可选的，所述步骤1中对乙烯焦油进行沉降时，将乙烯焦油放置在容器中，密封容器对乙烯焦油进行沉降处理，且沉降时间为6～8天。

可选的，所述步骤1中添加剂为高氯化聚乙烯树脂和环烷基油。

可选的，所述添加剂的质量是乙烯焦油质量的1.5％～2.5％。

可选的，所述高氯化聚乙烯树脂和环烷基油的质量为1∶1.2～1.7。

可选的，所述步骤2中采用蒸馏的方式进行提纯。

可选的，所述步骤3中，通过闪蒸塔对提纯得到的焦油重组分进行闪蒸，且闪蒸时，闪蒸塔内部温度为360～550℃，内部压力为-100～-70kPa。

可选的，所述步骤4中共聚石油树脂、溶剂油、石棉和高含碳矿物质量分别为乙烯焦油质量的4％～5％、2％～3.5％、5％～6％、7％～12％。

可选的，所述步骤4中反应釜搅拌时内部温度为360～460℃，转速为150～550r/min。

本发明取得的技术效果为：

通过加入溶剂油、共聚石油树脂、石棉和高含碳矿物，增加了制成包覆沥青耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能，制成包覆沥青的软化点达到适宜，使包覆沥青不会太脆，同时包覆沥青的流动性可以使包覆沥青可以更好的渗入石墨表面，对石墨进行包裹，使包覆沥青与石墨的结合更加充分。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供了将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降之后的乙烯焦油中加入添加剂，将乙烯焦油放置在容器中，密封容器，对乙烯焦油进行沉降处理，且沉降时间为6天，在沉降之后的乙烯焦油中加入高氯化聚乙烯树脂和环烷基油，高氯化聚乙烯树脂和环烷基油的总质量占乙烯焦油质量的1.6％，高氯化聚乙烯树脂和环烷基油的质量比为1∶1.5；

环烷基油具有饱和环状碳链结构，具有低倾点，高密度、高粘度、无毒副作用等特点，且环烷基油具有高溶解力，可以很好的在蒸馏的时候溶入蒸馏出的焦油重组分中，可以改善制成包覆沥青的可塑性和弹性。

将加入添加剂的乙烯焦油进行提纯，得到焦油轻组分和焦油重组分，在本实例中，采用蒸馏的方式对加入添加剂的乙烯焦油进行提纯，具体为：将加入添加剂的乙烯焦油加入蒸馏反应釜，温度加热至400℃，压力控制在2.0MPa，搅拌转速为230r/min，反应10小时，然后蒸馏反应釜泄至常压，蒸馏除去焦油轻组分，得到焦油重组分；

将提纯得到的焦油重组分进行闪蒸，初步得到包覆沥青，通过闪蒸塔对提纯得到的焦油重组进行闪蒸，闪蒸塔内部温度为400℃，内部压力为一70kPa；

将闪蒸得到的包覆沥青倒入反应釜中，在反应釜中加入共聚石油树脂、溶剂油、石棉和高含碳矿物，对包覆沥青混合物进行加热和搅拌，搅拌过程中反应釜搅拌时内部温度为360℃，转速为220r/min；

本实例中，共聚石油树脂选用C5/C9共聚石油树脂，C5/C9共聚石油树脂兼脂肪族树脂和芳香族树脂的特性，改善了与EVA的相容性，且具有良好的溶解性，通过加入共聚石油树脂可以增大制成包覆沥青的粘合力；

溶剂油可选用橡胶溶剂油，通过添加溶剂油的可以改善制成包覆沥青的流动性；

石棉是天然的纤维状的硅酸盐类矿物质的总称，呈纤维状，通过加入石棉可以提高制成包覆沥青耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能；

高含碳矿物可选大理石粉末，大理石主要成分是以碳酸钙为主，其他还有碳酸镁、氧化钙、氧化锰及二氧化硅等，通过加入高含碳矿物提升制成包覆沥青的软化点，增加包覆沥青的耐热性。

共聚石油树脂、溶剂油、石棉和高含碳矿物质量分别为乙烯焦油质量的4％、2.5％、5％、8.5％。

实施例2

将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降之后的乙烯焦油中加入添加剂，将乙烯焦油放置在容器中，密封容器，对乙烯焦油进行沉降处理，且沉降时间为7天，在沉降之后的乙烯焦油中加入高氯化聚乙烯树脂和环烷基油，高氯化聚乙烯树脂和环烷基油的总质量占乙烯焦油质量的2％，高氯化聚乙烯树脂和环烷基油的质量比为1∶1.6；

环烷基油具有饱和环状碳链结构，具有低倾点，高密度、高粘度、无毒副作用等特点，且环烷基油具有高溶解力，可以很好的在蒸馏的时候溶入蒸馏出的焦油重组分中，可以改善制成包覆沥青的可塑性和弹性。

将加入添加剂的乙烯焦油进行提纯，得到焦油轻组分和焦油重组分，在本实例中，采用蒸馏的方式对加入添加剂的乙烯焦油进行提纯，具体为：将加入添加剂的乙烯焦油加入蒸馏反应釜，温度加热至360℃，压力控制在2.0MPa，搅拌转速为250r/min，反应12小时，然后蒸馏反应釜泄至常压，蒸馏除去焦油轻组分，得到焦油重组分；

将提纯得到的焦油重组分进行闪蒸，初步得到包覆沥青，通过闪蒸塔对提纯得到的焦油重组进行闪蒸，闪蒸塔内部温度为460℃，内部压力为-90kPa；

将闪蒸得到的包覆沥青倒入反应釜中，在反应釜中加入共聚石油树脂、溶剂油、石棉和高含碳矿物，对包覆沥青混合物进行加热和搅拌，搅拌过程中反应釜搅拌时内部温度为400℃，转速为260r/min；

本实例中，共聚石油树脂选用C5/C9共聚石油树脂，C5/C9共聚石油树脂兼脂肪族树脂和芳香族树脂的特性，改善了与EVA的相容性，且具有良好的溶解性，通过加入共聚石油树脂可以增大制成包覆沥青的粘合力；

溶剂油可选用橡胶溶剂油，通过添加溶剂油的可以改善制成包覆沥青的流动性；

石棉是天然的纤维状的硅酸盐类矿物质的总称，呈纤维状，通过加入石棉可以提高制成包覆沥青耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能；

高含碳矿物可选大理石粉末，大理石主要成分是以碳酸钙为主，其他还有碳酸镁、氧化钙、氧化锰及二氧化硅等，通过加入高含碳矿物提升制成包覆沥青的软化点，增加包覆沥青的耐热性。

共聚石油树脂、溶剂油、石棉和高含碳矿物质量分别为乙烯焦油质量的5％、2％、5.5％、10％。

对比例1

将原料乙烯焦油进行沉降，然后加热到80～120℃，得到加热后产物；将所述加热后产物进行提纯，得到提纯后产物；将所述提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到所述锂电池包覆专用沥青。

对比例2

制备原料A：乙烯焦油原料进行减压蒸馏，蒸馏气相温度240℃，压力-0.09MPa，得到C9～C11馏分，再进行精馏脱萘，得到C9～C10馏分作为原料A；

制备原料B：裂解C5原料，经热聚反应，使环戊二烯聚合成双环戊二烯，再经精馏脱除双环戊二烯，得到高纯度C5作为原料B；

原料A：原料B：甲酚：苯乙烯：稀释剂按照质量比值10∶4∶(1～1.5)∶(1～1.5)∶2进行混合，然后加入无水氯化钙搅拌5min，所加入的无水氯化钙占总溶液质量10％，静置，取上层混合液；所述稀释剂为步骤(5)蒸馏除去馏分后的溶剂，主要含饱和的芳烃、脂肪烃，也有少量不饱和烃类；

混合液中加入气体三氟化硼催化剂，所加三氟化硼占总溶液质量的0.2％，上层混合液进行聚合反应，其聚合反应条件为聚合温度20～30℃，恒温搅拌2～3小时；

聚合反应结束所得溶液静置分层，取上层油相进行减压蒸馏，其蒸馏气相温度220℃，压力-0.09MPa，所得馏分冷却，得到共聚石油树脂。

根据以上描述，实施例2为最佳方案，溶剂油含量降低，共聚石油树脂、石棉和高含碳矿物含量增加，增加了制成包覆沥青耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能，制成包覆沥青的软化点达到适宜，使包覆沥青不会太脆，同时包覆沥青的流动性可以使包覆沥青可以更好的渗入石墨表面，对石墨进行包裹。

在本实例中，还可以采用离心分离法得到的软化点为42℃，含有0.10％喹啉不溶物的焦油轻组，经过在塔顶压力为-80KPa，塔底温度为310℃的闪蒸塔内闪蒸得到软化点为90℃，包含0.21％喹啉不溶物的包覆沥青；

在得到的包覆沥青中添加软化点为130℃的古马隆树脂，质量百分比为18％；得到软化点为110℃，喹啉不溶物为0.12％的，残碳为38％的包覆沥青，通过在包覆沥青中添加古马隆树脂增强了包覆沥青的浸润性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。