ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование наполнителя узких фракций гранулометрического состава из "Высокопористые углеродные материалы" Способ производства высокопористых углеграфитовых материалов, основанный на использовании наполнителя узких фракций, был запатентован в 1935 г., а спустя некоторое время появились публикации с кратким описанием технологии производства, структуры и свойств указанных материалов [88, 104]. [c.103] Известно, что традиционные методы формования не удовлетворяют требований по однородности структуры материалов. Появление новых связующих (полимерные смолы, пироуглерод) и способов формования (изостати-ческий способ) открыло более широкие возможности получения высокопористых углеграфитовых материалов на основе наполнителя узких фракций гранулометрического состава. [c.104] Изостатический способ впервые применил Скаупи (1930 г.) для прессования тонкостенных труб из порошков вольфрама. Позже его использовали для получения углеродных материалов на основе мелкозернистых пресс-порошков с высоким содержанием [до 33% (масс.)] связующего [91, с. 30]. Однако такое содержание связующего в пресс-порошке увеличивает долю кокса из связующего и снижает открытую пористость обожженного материала [21], что нежелательно при производстве указанных материалов. Вместе с тем при снижении содержания пека (менее 207р) получаются зеленые заготовки низкой прочности [14, с. 583]. [c.104] Для использования изостатического способа формования необходимо связующее, минимальное количество которого в пресс-порошке обеспечивало бы получение достаточно прочных заготовок и которое отвечало бы ряду требований технологичность, дешевизна и доступность, высокий выход коксового остатка. Этим требованиям отвечает связующее ПБ (пульвербакелит) на основе новолачной фенолоформальдегидной смолы с уротропином (ГОСТ 3552—63). [c.104] Технология получения опытных образцов углеграфитовых материалов на основе наполнителя узких фракций и связующего ПБ заключается в следующем [18]. В качестве наполнителя используют отходы механической обработки заготовок искусственного графита, рассеянные на механическом встряхивателе в течение 15— 20 мин. Применение графита исключает усадку зерен наполнителя при последующей термической обработке зеленых заготовок. Связующее ПБ просеивают через сито 0,2 или 0,1 мм для удаления крупных агломератов частиц и смешивают с наполнителем сначала вручную, затем в барабанном смесителе в течение около 6 ч. [c.104] Свойства образцов материалов, поЛучеНных описанным методом, приведены в табл. 4 и для некоторых образцов представлены кривыми распределения удельного объема пор по размерам (рис. 16, 17). [c.108] Сти (до 30—60% от пористости исходной заготовки) обусловлен выходом летучих и релаксацией остаточных напряжений, накопленных при прессовании материала. [c.109] При горячем прессовании связующее ПБ проходит стадию текучести и концентрируется в местах контакта частиц наполнителя, а при 150—170 °С в присутствии катализатора (уротропин) полимери-зуется, необратимо переходя в резит и теряя способность плавиться. Так как наполнителем является графит с температурой обработки 2200—2600 °С, то изменения объема заготовок при термической обработке обусловлены физико-химическими изменениями мостиков фенолоформальдегидной смолы между частицами графита (см. рис. 20). В связи с этим основная роль в изменении объема материалов при их термической обработке принадлежит превращениям связующего и реализации накопленных упругих напряжений, так как другие виды деформации (хрупкая и пластическая) являются необратимыми. [c.109] Упругая деформация, определяемая свойствами наполнителя, удельным давлением прессования и количеством связующего, оказывает влияние на формирование пористой структуры материала, часто являясь причиной возникновения трещин расслоения. При формовании материалов на основе пека упругие напряжения реализуются постепенно, начиная с момента снятия давления, а полная релаксация наступает при плавлениц пека в начале термической обработки [25]. [c.109] Переход к высоким Рпр (4,9 и 24,5 МПа) усиливает эту тенденцию для тонкой фракции Да = 2,8 и 1,8%, а для фаркции—0,4 + + 0,315 мм объемная усадка равна + 2,1 и + 10,5% соответственно, причем для указанных материалов релаксация остаточных напряжений наиболее интенсивно проходит в интервале 100—400 °С. [c.109] Как видно из рис. 17, изменения объема материалов отражаются на характере распределения пор по размерам, что обусловлено потерей массы, усадкой кокса связующего и релаксацией накопленных упругих напряжений. При этом наблюдается рост V и Гмакс, причем эти изменения проявляются не только при увеличении объема (в этом случае, например, для образца 2(5) У и г акс возрастают примерно в два раза), но и при усадке. В последнем случае преобладающим оказывается влияние потери массы. [c.109] Из кривых на рис. 16 и 17 видно, что структура материалов характеризуется узким Агмакс, на который приходится 40% объема открытых пор. Следовательно, эти материалы можно отнести к однороднопористым. [c.109] Из данных табл. 4 и рис. 16, 17 следует, что на изменение Гмакс существенное влияние оказывает размер частиц наполнителя узкой фракции, а не рпр, влияние которого заметно, если используется наполнитель тонких фракций. Так, образцы 2-Б и 5-Б получены из фракции —0,05+0,0 мм при рпр=2,45 и 24,5 МПа соответственно. Увеличение рпр на порядок приводит к снижеАию макс более чем в шесть раз, а V — более чем в два раза. Переход к наполнителю крупных фракций (образцы Г-2 и Г-5) значительно снижает указанный эффект Гмакс уменьшается примерно в четыре раза, а V— 1,5 раза. При использовании широких фракций Гмакс снижается, за счет уменьшения верхнего предела размера частиц в 3—5 раз (образцы 66—58). [c.110] Определяемый ртутной порометрией размер макс ЯВ-ляется по существу размером окон (входов), которыми более крупные поры-полости между частицами наполнителя (рис. 20) соединяются между собой. Эти окна и обусловливают проницаемость материала по отношению к различным средам, что подтверждается прямой зависимостью коэффициента Кт от г акс указанных материалов (см. рис. 19). [c.113] Удачно найденный оптимальный вариант технологии и его строгое соблюдение в производстве (тщательность рассева наполнителя) позволило зарубежным фирмам [108] на протяжении более 40 лет выпускать от 3 до 6 сортов углеродных материалов со стабильными свойствами и удовлетворять потребности пищевой, химической (фильтрование, аэрация, барботирование) и электрохимической промышленностей в таких материалах [29, 104]. Причем тенденция получения материалов с заданным распределением пор на основе наполнителя узких фракций в зарубежной практике остается доминирующей [14, с, 583 61]. [c.114] Вернуться к основной статье