ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные функции, выполняемые связующим при изготовлении углеродных материалов из "Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе" Пластификация углеродных порошков. Формование углеграфитовых материалов требует пластификации смеси углеродных порошков. Как показано в [В-4], это необходимо, главным образом, для увеличения коэффициента боковой передачи давления, обеспечивающего нормальное формование материала. Кроме того, при прессовании выдавливанием для достаточно полного и быстрого заполнения объемов пресс-инструмента необходима относительно высокая текучесть массы. Это требует от связующего в определенном температурном интервале соответствующей вязкости и поверхностного натяжения, определяющих способность связующего смачивать частички порошка. Вязкость пека определяют в интервале 120-350 С. [c.116] Величина минимальной вязкости определяется содержанием веществ, нерастворимых в хинолине. Чем их меньше в исходном пеке, тем ниже температура минимальной вязкости. [c.118] Фильтрацией пека от веществ, нерастворимых в хинолине, можно значительно снизить его вязкость. После начала увеличения вязкости может появиться ее анизотропия в связи с возможным образованием анизотропной мезофазы и предпочтительным расположением в объеме связующего осей больших молекул. [c.118] С увеличением температуры размягчения логарифмический коэффициент вязкости растет, но для разных видов связующего изменяется, как правило, мало. Данное обстоятельство объясняется тем, что вне зависимости от фракционного состава связующего его течение происходит главным образом в объеме низкомолекулярной фракции, неспособной к стеклованию. [c.118] В то же время увеличение содержания в связующем ф])акции, нерастворимой в хинолине, выше 5-15% резко снижает его пластифицирующие свойства в смесях (рис. 2-44). Одновременно с этим подавляется образование каркаса из мезофазы, что ограничивает рост вязкости до 370 С. [c.118] Возможно создание составного связующе] о, в состав которого входит компонент с относительно постоянным темпераа урным коэффициентом вязкости, например антраценовое масло. [c.118] Пластификация пеков антраценовым маслом позволяет, например, на 50-70 С снизить температуру начала заполнения кожухов самообжигающихся электродов, улучшить заполнение межблочных швов антрацитовой подовой массой. [c.119] Вязкость антраценового масла повышается до требуемого значения растворением в нем определенных количеств высоко-или среднетемпературного пеков. С этой целью составлены соответствующие номограммы [2-153]. [c.119] Однако мягкий пек, полученный при фракционировании смолы, несколько отличается от смеси среднетемпературного пека с антраценовой фракцией по содержанию летучих и веществ, растворимых в толуоле. Последнее объясняется ускорением процессов термолиза пека при добавках антраценовой фракции и уменьшением содержания а- и ах-фракций в связующем. С этим связано специфическое реологическое поведение пеков и условия переработки углеродных смесей. Оно заключается в том, что при одинаковых температурах смешения и прессования меньшая точность корректировки реологических свойств смесей требуется при предварительной термообработке при 300° С второй антраценовой фракции каменноугольной смолы до получения в ней содержания а-фракции порядка 20-25%. [c.119] Использование термообработанной второй антраценовой фракции и мягкого пека позволяет повысить содержание а - и / -фракций до 30 и 40% соответственно при содержании 1-фракции в пределам 6-9% [2-102]. [c.119] Вязкость определяет агрегатное состояние и физические свойства пека. Ее значение 10 Па с является граничным, выше которого пек обладает всеми свойствами аморфного твердого вещества. При повышении температуры вязкость уменьшается на несколько порядков и наблюдается переход в эластическую и затем вязкотекучую формы. В этом случае можно говорить об аналогии с битумом и с аморфными полимерами. При температуре размягчения пека его вязкость равна примерно 10 Па-с. [c.119] С увеличением скорости сдвига при температурах выше точки минимума на кривых т -Т (рис. 2-43) г снижается пока не наступит установившийся режим течения [2-107]. В связи с тем, что вязкость при этих температурах измеряется при скоростях сдвига, не обеспечивающих полного разрушения структуры, ее значения являются относительными. [c.120] Свойства связующего, особенно температурный коэффициент п, могут сильно изменяться в зависимости от вида углеродных порошков, используемых в композиции. [c.120] В [В-4] показано, что измельчение высокотемпературного пека в вибрационной мельнице снижает его вязкость на несколько порядков. [c.120] Цементирование порошковых частичек связующим. [c.121] Общеизвестна роль связующего в качестве вещества, адгезионно скрепляющего частицы углеродных цорошков. Толщина прослойки и пористая структура образующегося кокса, а также характер усадочных изменений при спекании и графитации оказывают значительное влияние на формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов. Все это определяется химическими и физико-химическими параметрами связующего. Например, выход кокса находится в тесной связи со степенью ароматизации связующего. Очевидно, что условия взаимодействия порошков и связующего не имеют аналогии с эффектом нацолнения полимеров, несмотря на кажущееся сходство. В последнем случае наполнители предназначены для изменения в заданном направлении свойств полимера, являющегося основой материала. В углеграфитовых же композициях основная роль в формировании структуры и свойств принадлежит порошковым компонентам, которые, естественно, нельзя назвать наполнителями. [c.121] Применение разработанного автором совместно с И. В. Темкиным метода получения углеграфитовых композиций путем совместного измельчения порошковых материалов со связующим [В-4] позволяет перерабатывать высокотемпературные пеки с температурой размягчения в интервале 120-150 С. [c.122] Предпочтительным оказывается использование пека с температурой размягчения 120-125 С в связи с повышенным содержанием в нем 7-фракции, определяющей, как отмечалось, смачивающие свойства, вязкое течение связующего и его смесей с порошком. Неблагоприятное влияние на эти характеристики оказывает содержание мезофазь в пеке [2-108]. С ростом ее количества условия переработки материалов и их физико-механические свойства ухудшаются. Предельно допустимая концентрация мезофазы при жидком смешении 3% (масс.), выше которой ухудшается пенетрация связующим коксовых частиц и пластификация массы. На практике содержание мезофазы в высокотемпературном пеке находится в пределах 5-30% [2-125]. [c.122] Из изложенного выше видно, что температура размягчения пека является одним из главных показателей его качества. Однако эта и другие характеристики плотность, выход летучих веществ при нагревании, выход веществ, нерастворимых в толуоле и хинолине, фракционный состав — не позволяют однозначно определить качество пека, так же как и полученные между ними корреляционные связи. [c.122] Вернуться к основной статье