原油殘渣或可在製造低成本碳纖維過程中發揮作用
我們所知的碳纖維複合材料通常由編織碳纖維與環氧黏合劑組成。當然,這種材料往往很昂貴。這是因為聚丙烯腈(一種通常用於紡成纖維的前驅化學物質)本身就相當昂貴。因此,科學家一直在尋找更具成本效益的碳纖維來源。

原油加工後會剩下許多髒兮兮的副產品。一項新研究表明,其中幾種物質可用於製造低成本碳纖維,進而可用於製造成本較低的碳纖維複合材料。
先前考慮過的一種候選物質是被稱為瀝青質的分子物質。它們是原油的成分,在精煉過程中從原油中分離出來。從名字就可以看出,它們用於生產瀝青,以及其他用途。
它們也可以紡成碳纖維,儘管這種纖維容易斷裂。在紡絲過程的最後熱處理步驟(其中瀝青質纖維被碳化)之後,纖維產量也相對較低。
考慮到這些缺點,沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST) 的Mani Sarathy 教授及其同事最近研究了另一種原油加工副產品——樹脂。
Sarathy 實驗室的研究員Edwin Guevara Romero 表示:“先前對石油殘渣的研究表明,樹脂可以穩定瀝青質分子,凸顯了其強大的分子親和力。這讓我們推測,將瀝青質與樹脂混合可以產生用於碳纖維生產的協同原料。”
實驗室測試發現,這種瀝青質-樹脂混合物的流動性比單獨的瀝青質更好,因此可以在更低、更節能的溫度下紡絲。碳化後,纖維也不易斷裂,性能與現有的中高強度各向同性碳纖維相似。
另外,收集瀝青質和樹脂可以使剩餘的原油加工殘餘物更容易處理。
Sarathy 表示:“傳統上,石油殘渣一直用於道路鋪設等非常低價值的用途。通過提取最重的瀝青質和樹脂用於高價值碳纖維製造,剩餘的殘油也可以更容易地加工成更清潔的燃料或有價值的小分子,從而進一步提高該工藝的經濟性。”
有關該研究的論文最近發表在《燃料》雜誌上。