中间相炭微球
中间相碳微球干燥系统专用节能环保技术与设备
中间相炭微球干燥系统专用节能环保技术与设备1、物料特性：中间相炭微球是由沥青类化合物热处理时发生热缩聚反应生成具有各向异性的中间相小球体，并从沥青母体中分离出来形成的微米级球形碳材料。
其主要应用于锂离子电池负极材料、复合材料、活性炭微球等等行业。
中间相炭微球物料中含有洗油湿份，比重约600kg/m³，松散细粉状。
干燥前洗油含量约35%~40%，要求干燥后洗油含量约0.5%。
洗油沸点230℃~260℃。
2、专用干燥工艺：由于物料干燥具有以下特点和要求：湿份为洗油，需要回收，且洗油的沸点较高；洗油在蒸发过程中，会造成物料的结团；需要操作环境好等特点，河北言明化工设备有限公司技术人员经过多次试验和与用户技术交流，最终采用节能环保型密闭盘式连续干燥机作为干燥设备。
由前道工序输送过来的含洗油的中间相炭微球，由定量加料器加入密闭盘式连续干燥机内进行干燥作业，物料在流动过程中完成传热传质过程，达到干燥的目的。
干燥物料在干燥机底部的排料口排出进入专用冷却机冷却后包装，从物料中逸出的洗油蒸汽由干燥机排湿口排出经除尘后不凝气排空，洗油等冷却回收。
3、工艺特点：a、连续运行，热效率高。
由于密闭性盘式连续干燥机为传导传热方式进行干燥，干燥过程中干燥机内不通入空气，其尾气携带量很少，故其热效率可达85%以上；b、物料损失少，操作环境好。
在密闭型盘式连续干燥机干燥中间相炭微球中，由于物料上进下出，物料分布也是上湿下干，且干燥尾气流速极低（约0.1m/s）,因此物料粉尘很难浮到设备顶部，很少会被尾气夹带排走，不仅不损失物料，而且不会污染环境，达到了环保的要求；c、设备密闭操作，溶剂回收彻底。
整个干燥冷却系统密闭操作，针对干燥尾气中含有粉尘及粘性洗油的特性，采用采用特殊设计的除尘器回收分系统，可回收99%以上的溶剂；d、设备可调性强，物料干燥均匀可调。
可通过调整设备转速、导热油流量、导热油温度、耙叶形式、尺寸和角度、调整料层厚度、耙臂数量、物料加入量和盘式连续干燥机中干燥盘使用数量，能方便的调整物料干燥的效果；e、设备运行稳定、寿命长、操作简单；f、产品质量好；g、采用特制耙叶装置，使物料不易在干燥盘上粘结；h、干燥前湿物料流动性差，常规的加料器会发生物料架桥现象，言明公司根据多年工程经验，设计出专用防架桥定量加料器，保证物料均匀定量连续的加入干燥机中。
中间相炭微球形成机理的研究的开题报告
中间相炭微球形成机理的研究的开题报告题目：中间相炭微球形成机理的研究一、研究背景及研究意义：中间相炭是一种二维介孔聚合物材料，具有优异的物理和化学性质，在高分子化学、能源存储等领域有着广泛应用。
中间相炭微球是中间相炭的一种重要结构形态，具有较为规整的形貌和分布，具有优异的催化、吸附性能和分子筛分离等优点。
因此，研究中间相炭微球的形成机理及影响因素具有重要的科学和应用价值。
二、研究目的：本课题旨在研究中间相炭微球的形成机理及影响因素，为进一步优化制备中间相炭微球提供基础理论和实验基础。
具体目标包括：1. 通过不同的中间相炭合成方法制备中间相炭微球样品，对其形貌、结构和性质进行表征，并对比分析不同合成方法的优缺点；2. 探究影响中间相炭微球形成的主要因素，如表面性质、反应条件等，建立中间相炭微球形成的机理模型；3. 优化中间相炭微球的制备方法，实现精准控制中间相炭微球的形貌和分布，为其应用提供基础技术支持。
三、研究内容：1. 中间相炭微球的制备方法研究：采用不同的中间相炭合成方法，如水热法、溶胶-凝胶法等，制备中间相炭微球样品，并采用XRD、TEM等技术进行材料表征；2. 影响中间相炭微球形成的因素研究：探究反应温度、pH值、反应时间等因素对中间相炭微球形成的影响，建立微球形成机理模型，并通过形貌和结构表征验证其合理性；3. 中间相炭微球制备方法的优化研究：通过改变反应条件、添加助剂等方法，实现中间相炭微球形貌和分布的优化，进一步探究中间相炭微球的应用前景。
四、研究方法：本课题主要采用实验研究和理论模型相结合的方法，其中实验研究主要包括样品制备和表征，通过不同的实验方案和技术手段获得关键数据；理论研究主要包括数据分析和建模，通过对实验数据的统计和分析，建立模型，探究中间相炭微球形成机理及影响因素。
五、预期成果：1. 制备了一系列中间相炭微球样品，并对其形貌和结构进行了表征和分析；2. 探究了影响中间相炭微球形成的主要因素，并建立微球形成的机理模型；3. 优化了中间相炭微球的制备方法，实现了更高的精准度和可控性。
石墨化中间相炭微球
石墨化中间相炭微球石墨化中间相炭微球是一种新型的碳材料，具有很强的应用潜力。
石墨化中间相炭微球的制备方法以及其物理性质等方面的研究已经受到了广泛的关注。
首先来介绍炭的分类。
通常，炭可以分为天然炭、人工炭和工业炭三类。
其中天然炭是指天然产出的碳材料，如木炭、煤炭和石墨等；人工炭是指利用各类有机物或天然碳质材料作为原料，通过加热、裂解或氧化等化学反应制得的碳材料；工业炭是指在工业生产过程中产生的炭。
这里我们主要讨论人工炭中的一种——石墨化中间相炭微球。
石墨化中间相炭微球是由商业C700炭块为原料，经低温热解、升温到高温等多个步骤制备而成。
其主要结构为石墨化的芳香平面和中间相杂质的紧密排列。
这种材料具有一定的孔隙度和比表面积，因此在催化剂、电子材料、气体吸附材料等方面有广泛的应用和发展潜力。
下面介绍一下石墨化中间相炭微球的独特性质。
首先，石墨化中间相炭微球具有良好的导电性和热导率，且电导率和热导率随着温度的升高而增大。
其次，石墨化中间相炭微球具有稳定的化学性质，可以在高温应用中保持化学稳定。
再者，石墨化中间相炭微球具有较高的力学强度和硬度。
最后，石墨化中间相炭微球具有一定的吸附性能和孔隙度，可以作为气体或液体的吸附材料或分离材料。
石墨化中间相炭微球的制备方法多种多样，这里我们介绍其中一种比较通用的制备方法。
首先需要将商业C700炭块破碎成小块，然后在真空条件下进行低温热解预处理。
接着将预处理后的炭块在氮气气氛下加热至高温，并控制加热速度和保温时间，使炭块经历多次升温和冷却过程。
最后将炭块表面的硑子去除，得到石墨化中间相炭微球。
总结一下，石墨化中间相炭微球是一种具有较好应用前景的新型碳材料。
它具有良好的电导性、热导率、稳定的化学性质、高强度和硬度、一定的吸附性能和孔隙度等特点，可以在催化剂、电子材料、气体吸附材料等领域有广泛的应用前景。
其制备方法多种多样，可以通过不同的条件控制来实现材料的特殊性质。
2023年中间相炭微球行业市场前景分析
2023年中间相炭微球行业市场前景分析近年来，中间相炭微球行业市场形势逐渐向好，市场前景非常广阔。
中间相炭微球是一种多孔材料，具有高比表面积、高孔容量、高化学稳定性、高机械强度、可控的孔径大小等优良性能，被广泛应用于催化、吸附、气体存储等领域。
本文将从各方面对中间相炭微球行业市场前景进行分析。
一、行业市场现状近年来，中间相炭微球行业市场呈现出较快的增长趋势。
据市场研究机构的数据显示，2019年，中国中间相炭微球市场规模已经超过 50 亿元，未来几年市场规模有望保持高速增长。
随着环保意识的提高和工业转型升级的需求，中间相炭微球制造业将迎来更好的发展机遇。
二、行业发展趋势1. 先进技术的推广：随着科技的不断发展，新型材料的研发不断涌现，中间相炭微球也不例外。
新材料、新工艺、新设备的推广应用，及制造工艺的不断升级，将成为该行业发展的一大助推力。
2. 行业多元化：中间相炭微球在很多领域中都有应用，而不止是在催化剂这一领域。
未来，随着中间相炭微球的性能不断提升，将会有更多的领域使用中间相炭微球。
3. 国家政策的支持：随着国家环保政策的逐渐加强，中间相炭微球行业将会得到更大的发展机会。
政策的支持以及激励措施将促进创新和技术进步，也将推动整个行业的发展。
三、行业市场前景1. 催化剂领域：中间相炭微球被广泛应用于催化剂领域，如精细化学品、化工和医药等领域。
未来，随着中间相炭微球性能的不断提升，其在催化剂领域中的应用将会愈加广泛。
2. 气体存储领域：中间相炭微球具有高的孔容量和易于填充的特点，因此在气体存储领域中应用广泛。
其主要应用领域包括天然气、氢气等能源的存储。
3. 其他领域：中间相炭微球还可以应用于污染物吸附、过滤和分离、电化学储能等领域。
随着技术的进步和市场的需求，中间相炭微球的应用领域将不断扩大。
总之，中间相炭微球行业前景广泛，发展前景看好。
随着环保意识的提高以及工业转型升级的需求，中间相炭微球制造业将在市场中占据一席之地。
中间相炭微球
中间相炭微球中间相炭微球(MCMB)是日本的Honda和Yamada于1973年从沥青中间相中通过溶剂选择分离出的，在此以后，对MCMB的研究快速发展起来。
MCMB是液晶状各向异性的小球体，它具有杰出的物化性能，如化学稳定性、热稳定性、优良的导热导电性能，是一种新型的具有很大发展潜力和应用前景的炭材料，因此它的出现引起了炭材料学界研究的兴趣。
MCMB由于其具有均匀的粒径和良好的球形特点，又兼具有独特的分子层面平行堆砌结构和自粘结性，已成为非常优质的炭材料前驱体，目前已被用于制备高强度高密度炭材料、高比表面积活性炭材料、高效吸附材料、催化剂载体、锂离子电池负极材料1等一系列高性能材料。
本文概述了MCMB的制备方法，及其生长机理和影响因素，并介绍了MCMB在高强高密各向同性炭材料、锂离子电池负极材料等方面的应用。
1中间相炭微球的制备1．1 中间相球体的生成、生长和融并MCMB的制备是以液相炭化理论为指导。
按照液相炭化理论，含有多环芳烃重质成分的烃类，液相炭化过程中生成大量的中间相小球体，要得到粒径均匀、形貌好的MCMB关键在于聚合过程中，怎样适当控制小球体的生长，并阻止小球体之间的融并，这就要控制好液晶分子的生长速率和流动性。
为了能够制备出性能更优异的MCMB，国内外学者对碳质中间相的形成理论进行了广泛而深入的研究，并提出了极具代表性的三种理论；一种为中间相形成机理的传统解释，有机芳香类化合物如煤焦油、沥青等在350～500℃下液相炭化，体系内不断进行着热分解以及热缩聚反应，脱氢后，形成了大量高聚物大分子，随着聚合程度的加深，分子量不断长大，到一定程度后，在范德华力的作用下形成片层叠合，为了体系内两相之间的稳定，片层堆叠到一定程度，形成具有各向异性的中间相小球体，中间相小球体继续聚合母液中的小分子，同时球体之间相互碰撞融并，逐渐成长为大的球体，这就是MCMB生成，生长和融并的过程。
对中间相形成机理进一步完善，提出了“微域构筑”理论，认为应该先由片状芳香分子组装成片状分子堆积单元，然后再堆叠成球形的微域，最后由微域堆积成中间相球体。
中间相碳微球的用途
液相色谱柱填料
可以满足以下要求：
1. 能过在强酸或基本溶液下使用
2. 不产生有溶剂造成的体积变化或变化很少 3. 耐高温 4. 尽可能完全无活性 5. 在水中分离能力不变化
其他用途
另外还可用作充材料、导电料、阳离子
交换剂、功能复合材料等。
若能廉价高效地进一步制的有特定尺 寸结构定向好的中间相炭微球，就能使之 更广泛的应用于诸如机械工业、能工业、 化学工业、半导体工业、新能源、环保等 领域。
对于中间相碳微球的应用，我们要先了解 其性能的优点。
1.
中间相碳微球具有放电电压平台平稳，放电容量 高，密度大，比表小等优点；是一种优异的锂离子 电池负极材料，是汽车动力电池的重要原料，有很 好的应用前景，和价值。由于其电化学性能、工艺 性能和安全性能较好，还能满足动力电池大电流充 放电的要求。
下面了解一下在世界上中间相碳微球关于锂电形颗粒， 并通 过调整组份内β树脂含量可以具有适宜的自 粘接性，因此是一种制备复合材料的优质 原料。 直接压粉成型，热处理发生自烧结作 用生成高强高密各向同性碳材料，省去了 普通石墨制品所需的混捏、浸渍、焙烧等 工序，而制出的碳材料又具有杰出的力学 性能。
其他复合材料
把碳化硼颗粒与MCMB混合均匀后， 在高压下冷压成型后高温热处理所具备的 复合材料具有良好的抗氧化应能。MCMB 与碳纤维复合材料显示具有杰出的力学性 能，即：高强度、高密度和优越的耐磨性 能。与通常的碳碳复合材料比具有艺简 单、成本低等优点，因此这种复合材料有 望得到更广大的应用。
锂电池
ＭＣＭＢ作为负极材料具有如下优点： MCMB是一支能够球形颗粒，它能够 紧密堆积而形成高密度电极 。 MCMB具有较低的表面积，减少了在 充放电过程中发生的表皮反应。 MCMB内部晶体结构呈径向排列， 意味着在表面存在许多暴露着的石墨晶体 边缘，从而使 MCMB能够大电流密度充放 电。
中间相炭微球PPT学习教案
“球形单位构筑”理论 天大化工学院李同起、王成扬等人在研究非均 相成核中间相形成的基础上，提出了含有一定 喹啉不溶物的煤焦油沥青中中间相形成的“球 形单位构筑”理论，该理论认为：中间相形成 和发展过程是三级结构的连续构筑，先由小芳 香分子缩聚形成大平面片层分子（一级结构） ，再由大平面片层分子层积形成球形的中间相 构筑单元（二级结构），然后由这些构筑单元 直接堆积形成中间相球体（三级结构）。
传统理论 “微域构筑”理论 “球形单位构筑”理论
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传统理论
沥青加热到>350℃时，经热解、脱氢、环化、 缩聚和芳构化等反应，形成分子量大、热力学稳 定的多核芳烃化合物的低聚物，并相互堆积、成 为两维有序的聚集体。 随反应程度的提高，低聚物的分子量和深度增大。 由于缩聚分子呈平面状，分子厚度几乎不变。随 分子量增加，分子长径比不断增加，当长径比超 过一临界值时，发生相转变，成为有序的片状液 晶体。 随片状液晶体浓度增加，为使平行排列的平面分 子所形成的新相稳定，要求体系表面自由能最小， 因而转化为表面体积最小的圆球形。
性的稠环芳烃组分，又有一定数量的烷烃链，从 而改善其相容性，并使热缩聚过程中物料流动性 好，促进中间相生成。 改性的缺点——原料成本大量增加，制备工艺复 杂。
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4.2.2添加剂
添加剂——促进中间相小球生成，阻止其融并.
如：添加炭黑
作用机理：通常认为炭黑在中间相初生过程中可 以起到成核作用，促进小球生成；在中间相小球 长大过程中，一部分炭黑可以附着在中间相小球 表面，阻止小球相互融并。
机理及其结构 与性
碳质中间相
能
碳质中间相首先由Brooks和Taylor在前人工作 的基础上研究煤的焦化时所发现。
功能碳材料 中间相炭微球特征及储锂性能
1、简述中间相炭微球的结构特征，影响其结构的因素有那些？举例说明答：MCMB结构有“地球仪”型、“洋葱”型、“同心圆”型、“平行层”结构和“弯曲层”结构等结构。
影响因素有沥青类化合物的种类、组成等；添加剂种类；热缩聚温度和时间；反应环境压力；环境气氛等因素。
①从原料来看，决定反应完成后中间相微球粒径大小的主要因素取决于沥青混合物中分子在系统加热时发生反应，形成的稠环芳烃（一次QI）在溶液体系中的含量。
根据文献2，随着稠环芳烃含量的增加，MCMB的产量增加，粒径减小。
稠环芳烃含量的增加会增大溶液粘度，抑制中间相小球的生长和融合，证明稠环芳烃在MCMB的初生和成长过程中起着关键作用。
因为不同的沥青化合物反应后产生的稠环芳烃的量不同，所以这可以说明不同种类的原料沥青类化合物会影响MCMB的结构。
②从添加剂来看，物理添加剂主要通过外观形貌（几何形状和尺寸大小）对碳质中间相的形成和发展产生影响；化学添加剂主要靠其化学性质来影响中间相的形成和发展。
根据文献1中描述，以二茂铁为添加剂进行反应，不仅可以充当物理添加剂的作用，具有“形核”和“防止融并”的作用，还可以诱导微球内部分子定向排列。
即随着热缩聚反应温度的提高，芳烃化合物可以与二茂铁反应生成α-Fe并吸附在芳烃缩聚物表面，对热缩聚反应具有催化作用，在一定程度上促进片层分子的有序堆积。
与使用炭黑为添加剂制得的中间相微球对比，添加二茂铁制备中间相沥青微球的热缩聚收率和微球产率都较高。
③从温度和反应压力来看，中间相是液相炭化反应的一个中间状态，所以反应温度对其影响极大，而且密闭环境下温度变化可以改变压力大小通过改变反应体系内组份含量来调节体系粘度，从而控制反应根据文献2，随着反应温度的升高，反应体系中中间相热转化速度加快，导致经由热分解得到的低分子化合物增多，高温下气体又发生膨胀，所以体系的压力增加。
又由于高温下沥青中各种平面芳香分子之间缩聚程度的增加，形成分子量大、热力学稳定的稠环芳烃，使体系的粘度增大，导致中间相沥青软化点随反应温度的升高而升高，而且这种反应导致了中间相小球的生成和生长，提高了中间相小球的粒径。
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随片状液晶体浓度增加，为使平行排列的平面分 子所形成的新相稳定，要求体系表面自由能最小， 因而转化为表面体积最小的圆球形。
“球形单位构筑”理论
乳化法工艺流程图
原料 沥青
中间相 沥青
硅油
搅拌 加热
乳化液
冷却 悬浮液 离心
分离
中间相 炭微球
不熔化 中间相 苯洗涤 碳化 沥青微球 干燥 小球体
悬浮法工艺流程图
原料沥青
可溶性中间相沥青
溶剂
表面活性剂
沥青溶液
悬浮介质
悬浮液
中间相沥青微球分散体系 脱除溶剂 过滤精制 中间相沥青微球 不熔化、碳化 中间相炭微球
原料不同成分 添加剂 反应温度下的物系粘度
对中间相小球体的生成、 长大、融并及结构均有 不同程度的影响。
4.2.1原料
原料改性的目的——为了制备高收率、高性能或其 他特殊要求的MCMB。
改性剂——如石蜡、四羟基化合物、苯醌等。 改性的本质——使原料体系既含有具有高度反应性
的稠环芳烃组分，又有一定数量的烷烃链，从而改 善其相容性，并使热缩聚过程中物料流动性好，促 进中间相生成。 改性的缺点——原料成本大量增加，制备工艺复杂。
溶剂有喹啉、吡啶、四氢呋喃。 但需消耗大量溶剂，回收工序复相炭微球形成机理及其结构 与性能
碳质中间相 碳质中间相首先由Brooks和Taylor在前人工作
的基础上研究煤的焦化时所发现。
中间相是从液晶学中借用的术语，表示物质介 于液体和晶体之间的中介状态。
所谓碳质中间相是指沥青类有机物向固体半焦 过渡时的中间液晶状态。
间接法特点
优点：MCMB尺寸分布较窄，内部轻组分 含量低，杂质很少。
缺点：工艺复杂繁琐，MCMB必须经不熔 化处理，且制备过程中存在困难，工业化 前景暗淡。
中间相小球的分离方法
溶剂分离法
根据中间相与沥青母体对溶剂不同的溶解度选 择合适的溶剂，把沥青母体中非中间相组合溶解，从 而分离出中间相沥青微球。
把原料经过较严格的条件制得 100%的中间相沥青，再经研 磨或分散来制得中间相小球
直接热缩聚法工艺流程图
原料 加热聚合 中间相 溶剂分离 沥青 惰性气氛 沥青小球
中间相 沥青微球
中间相 炭微球
不熔化处理 碳化
直接缩聚法特点：
优点：工序简单，条件易于控制，易实现连续 生产。
缺点：小球易融并，且尺寸分布宽，形状和尺 寸不均匀，收率低。若通过保留体系中一次QI 或添加外加剂而提高收率，则这些物质又会影 响MCMB的最终性能。
炭质中间相的形成机理
对炭质中间相的形成理论的研究大致经历了三 个阶段，形成了具有代表性的三种理论：
传统理论 “微域构筑”理论 “球形单位构筑”理论
传统理论
沥青加热到>350℃时，经热解、脱氢、环化、 缩聚和芳构化等反应，形成分子量大、热力学稳 定的多核芳烃化合物的低聚物，并相互堆积、成 为两维有序的聚集体。
“微域构筑”理论避开了球体片层之间相互插 入而长大的不合理解释，但引入了实际上并不存 在的片状分子堆积单元（即，规则微晶），使得 该理认也有待改进。
“球形单位构筑”理论
天大化工学院李同起、王成扬等人在研究非均 相成核中间相形成的基础上，提出了含有一定喹 啉不溶物的煤焦油沥青中中间相形成的“球形单 位构筑”理论，该理论认为：中间相形成和发展 过程是三级结构的连续构筑，先由小芳香分子缩 聚形成大平面片层分子（一级结构），再由大平 面片层分子层积形成球形的中间相构筑单元（二 级结构），然后由这些构筑单元直接堆积形成中 间相球体（三级结构）。
传统理论
传统理论
传统理论把中间相球体长大的原因归结为： 1）吸收母液分子，却没有给出吸收的条件过程； 2）球体间的相互融并，融并的前提是球体片层间的相
互插入，但这种片层间插入所需的能量不仅要高而且 球体相遇插入的实现几率较小。
“微域构筑”理论
由日本学者Mochida等人提出，认为炭质中 间相的形成过程是先形成具有规则形状的片状分 子堆积单元，然后由片状分子堆积单元构成球形 的微域，再由微域规程成中间相球体的过程。
4.1概述
20世纪60年代，在研究焦炭形成过程中发现中间 相小球。
1973年，Honda和Yamada把中间相小球从沥青 母体中分离出来，得到中间相炭微球。
中间相炭微球具有杰出的物化性能，化学稳定性、 热稳定性、优良的导电和导热性, 从中间相小球出 发可以制备高密高强C/C复合材料、高性能液相色 谱柱材料、高比表面积活性炭材料、锂离子电池 负极材料等一系列高性能碳材料。
4.2 中间相炭微球的制备
原料 添加剂 制备工艺
4.2.1原料
原料——必须具有能够形成中间相的组分
(热缩聚后能生成大量高分子量的多环芳烃化合物； 具有较好的流动性，使多环芳烃化合物能比较规整 地定向排列。)
工业上，有煤沥青、煤焦油、石油渣油沥青，也 有合成树脂、合成沥青等
4.2.1原料
4.2.2添加剂
添加剂——促进中间相小球生成，阻止其融并.
如：添加炭黑
作用机理：通常认为炭黑在中间相初生过程中可 以起到成核作用，促进小球生成；在中间相小球 长大过程中，一部分炭黑可以附着在中间相小球 表面，阻止小球相互融并。
4.2.2添加剂
如：添加铁的化合物（二茂铁、羰基铁等）
作用机理：这类化合物可以溶于液相沥青中，在升 高温度时分解成铁粒子，由于铁的高引发性，促使 沥青形成芳香族化合物缩聚物，并从各向同性沥青 分离出来作为中间相小球生长的晶核，同时铁粉末 把小球同母体沥青界面隔离开，防止小球融并，铁 还可以与硫反应除去系统中的有害组分硫。
4.2.3中间相炭微球的制备
中间相炭微球的制备工艺步骤
中间相沥青
热缩聚反应
分离或分散
原料沥青
中间相沥青微球
预氧化 碳化
中间相炭微球
4.2.3中间相炭微球的制备
中间相炭微球的制备方法
直接缩聚法
把原料在惰性气氛下热缩聚， 在一定温度和停留时间下， 制得含有中间相小球的沥青
间接法
乳化法 悬浮法