Графитизация сажи

Если оценки влияния количества функциональных групп на свойства вулканизатов противоречивы, то графитизация сажи всегда приводит к однозначному результату резко снижается эффект усиления. Подобно тому как графитизация уменьшает адсорбцию на саже веществ, способных к специфическому взаимодействию с активными группами адсорбента [44, 45], так в данном случае полное отсутствие активных функциональных групп исключает возможность химического взаимодействия каучука с наполнителем и является причиной резкого снижения физико-механических свойств вулканизатов. Ниже приведены показатели некоторых физико-механических свойств резин на основе НК и БСК, наполненных сажей тина ЕРС и вулканизованных с применением сантокюра [24] [c.345]

Данные об изменениях дифференциальных теплот адсорбции пока не нашли широкого применения при изучении удельных поверхностей или изменения поверхностных свойств. Недавно проводилось интересное исследование [31] процесса графитизации саж. Физические свойства этих саж зависят не только от большой величины поверхности, но также и от структурного фактора. Будучи нагретыми без доступа воздуха до 1000—2500° С, они изменяют свою поверхность от аморфной до графитообразной с соответствующим изменением констант решетки, как это установлено рентгеновским методом. На этих образцах были получены изотермы и теплоты адсорбции для азота на рис. 4 представлены данные для крайних температурных точек. Из кривых q —9 следует, что [c.163]

Поверхность саж энергетически неоднородна и содержит так называемые активные центры , обладающие существенно более высокой теплотой адсорбции низкомолекулярных углеводородов, чем остальная поверхность сажи. Уменьшение числа таких активных центров путем графитизации сажи при 3200 °С приводит к понижению износостойкости резины на 30% [248]. [c.95]

Изменение энергетических свойств поверхности канальной сажи после покрытия ее незначительным количеством углерода наблюдалось также при адсорбции метилового спирта на саже [5]. По данным Смит п Полли [6] графитизация сажи Р-33 также меняет механизм ее окисления. [c.100]

Обработанные вблизи 3000 °С канальные сажи благодаря неполной графитизации и небольшим размерам частиц обладают заметной остаточной неоднородностью поверхности. Различие в величинах адсорбции на обработанных вблизи 3000 °С канальных и термических сажах в средней области не превышает 5%. Однако при самых малых заполнениях это различие больше. Изотерма адсорбции на наиболее однородной поверхности графитированной термической сажи в начальной части имеет наименьший наклон по сравнению с другими сортами саж, обработанных при той же температуре. Соответственно рост адсорбции в средней части заполнения первого слоя на поверхности графитированной термической сажи выражен более резко, и волнообразный характер всей изотермы адсорбции (при заполнении первого и последующих слоев) проявляется более отчетливо [125]. [c.51]

Графитизация углистых веществ в ходе длительного нагревания до высоких температур обычно проходит легко (это хорошо изучено на примере саж) и чем дольше проводится нагревание, тем ближе структура углистого вещества и все его свойства (электро- и теплопроводность, адсорбционная способность и др.) приближаются к структуре и свойствам графита [73—77. [c.277]

Рис. 23. Схематический вид частицы сажи до (а) и после (б и в) графитизации [163].

Как и следовало ожидать, на поверхности порошкообразного синтетического графита находится значительное количество базисных граней, но даже после повторного нагревания до температуры графитизации его поверхность остается менее однородной, чем поверхность графитированной сажи. Удельная поверхность частиц размером 0,2—1 мкм составляет лишь несколько квадратных метров на грамм. [c.94]

При более высоких температурах начинается процесс графитизации. Стандартная швеллерная сажа при нагревании в течение 2 час. при 3300° дает типичную рентгенограмму графита. Однако при 2800° при том же времени нагрева графитизация этой сажи почти незаметна. [c.67]

Активные участки на поверхности сажи могут быть пассивированы в результате хемисорбции из водных растворов персульфата калия или гипохлорита натрия радикалов ОН. Сопротивление истиранию резины с добавкой обычной канальной сажи Сфе-рон-6, обработанной таким путем, снизилось на 30%. Примерно на столько же Снизилось сопротивление истиранию в результате удаления всех активных центров сажи графитизацией. При таком пассивировании активных участков число мостиковых связей, образующихся при вальцевании, не меняется. Это доказывает, что эти мостиковые связи и сопротивление резины к истиранию не связа ны между собой. [c.218]

Графитизированный углерод. В этой работе был исследован графитизированный углерод из ламповой сажи и антрацита. Графитизация стержней проводилась приблизительно при 2500° в течение 12 час. [c.262]

Интересными системами, содержащими свободные радика.лы, являются активированный уголь, сажа и уголь. Концентрация свободных радика.лов в этих веществах может быть настолько значительной, что некоторые угли заметно втягиваются в магнитное поле, т. е. их парамагнитный эффект перекрывает диамагнитный эффект. И действительно, многие уг.ли значите.льно менее диамагнитны, чем можно было бы он<идать, учитывая степень их графитизации. [c.423]

На маленьких частицах газовой сажи, подвергшейся графитизации при 2500°С, были замечены ступени роста (фиг. 5) [c.20]

Реакторный графит обладает свойствами, указанными в табл. 9, которые можно сопоставить с другими физическими свойствами, рассматриваемыми в данном разделе. Колебания значений отдельных характеристик зависят от совершенства графитизации и различной ориентации кристаллитов. Данные о графитизированной ламповой саже включены в таблицу для сравнения, поскольку она близка к изотропному веществу. [c.67]

Влияние графитизации на усиливающую способность сажи [c.119]

На вопрос о том, способны ли более активные участки сажи, ответственные за повышенные теплоты адсорбции при малых степенях покрыт я поверхности (см. рис. 4.1), полностью объяснить уси.тенье, ответить значительно труднее. Для этого прежде всего необходимо рассмотреть химические свойства поверхности саж и исследовать все изменения, сопровождающие графитизацию. [c.119]

Связанные водород и кислород выделяются из сажи по мере повышения температуры последовательно в виде СОг, СО и Н, Удаление кислорода в виде СО и СО, в основном заканчивается при 1200° С При этой же температуре в частицах происходит также небольшая рекристаллизация. Рост кристаллов (графитизация) активно развивается при температурах выше 1400 С, заканчиваясь при температурах около 3000 С образованием четко ограниченных полиэдров. Удаление кислородных комплексов не приводит ни к сущест-венно.му изменению неоднородности поверхности, наблюдаемой при изучении физической адсорбции , ни к ухудшению усиления большинства каучуков, ни к упомянутому выше резкому падению модулей Эти явления происходят, в основном, в результате удаления водорода и заканчиваются задолго до полного завершения графитизации. Хотя, судя по приведенным фактам, присутствие в саже кислородных комплексов, по-видимому, не существенно для усиления многих полимеров, было бы преждевременным заключить, что эти комплексы не участвуют во взаимодействии, обусловливающем усиление. Мы возвратимся к этому вопросу при обсуждении усиления бутилкаучука. [c.120]

В основу другой модели сажеобразования положены процессы полимеризации - конденсации. Согласно этой модели частицы сажи образуются в результате термического разложения (графитизации) углеводородных капель, сконденсировавшихся при достижении состояния перенасыщения некоторыми компонентами газовой фазы. Предполагается, что это конечная стадия процессов, ведущих к образованию сажи при горении. Сложная совокупность процессов на начальном этапе может включать в себя гидрогенизацию и дегидрогенизацию углеводородных соединений, распад на простые углеводороды, а затем полимеризацию с образованием высокомолекулярных соединений. Может происходить полимеризация как радикалов и низкомолекулярных углеводородов, таких как ацетилен С2 Н2, так и полициклических ароматических соединений, подвергшихся дегидрогенизации. [c.21]

Сажи — это поликристаллические рыхлые образования, состоящие из беспорядочно ориентированных микрокристаллитов графита, объединенных в цепочки, кружева , и ксерогелевые структуры. Иногда частицы сажи представляют собой сферолитовые образования с радиальной ориентацией нормалей к базисным плоскостям микрокристаллов графита [73, 114]. В ходе графитизации сажи происходит изменение формы микрокристаллов графита и рост симметрии вследствие упорядочения ориентации отдельных слоев в микрокристаллах [73, 85, 100, 114]. Отмечено, что сажи образуются при пиролизе органических веществ с обязательным участием гетерогенных катализаторов, обладающих определенными активными центрами для процесса сажеобразования [57, 115—119]. На совершенно гладких поверхностях сажа не образуется даже при очень высоких температурах (1000—2000°). [c.287]

Сталлов графита с различными формами роста" . Графит со структурой, промежуточной между моно- и поликристаллической, получают пиролитическим разложением при 2000—3000° С и давлении 2—13 мм рт. ст. метана или пропана на графитовом стержнеТонкие монокристаллы графита получены-в результате плавки угля в атмосфере аргона при давлении больше 100 атм и 4000° С 21. Вопросам графитообразования посвящены также другие работы, относящиеся к графитизации сажи >22-125 ур. лей 2 . 127 и пиролизу углеводородов 2 . [c.587]

Изменения реакционной способности, сопровождающие графитизацию. Все сказанное выше позволяет сделать дополнительные замечанья относительно данных, пр11веденных в табл. 4.1. В результате графитизации сажи не только уничтожаются активные центры, а поверхность превращается в энергетически однородную в отношении физической адсорбции, но также ликвидируются почти все химически активные центры. Поэтому трудно принять какое-то однозначное решенье о причине уменьшенья усиливающей способности графитированной сажи. Можно лишь попытаться установить специфические взаимодействия между наполнителями и каучуками и увязать эти взаимодействия непосредственно с характерными изменениями физических свойств резины, описываемые под названием усиления. [c.123]

Влияние химической природы поверхности сажи на кинетику вулканизации каучука, несомненно, зависит от состава вулканизующей группы и механизма протекания реакции. Было изучено влияние печной сажи типа ISAF (тепловая обработка при 1070°С) в атмосфере азота для удаления хемосорбирован-ного кислорода) и графитизированной сажи (тепловая обработка при 1930 С) на оптимум вулканизации НК и СК при различном составе вулканизующей группы . Оказалось, что для систем сера — ДФГ (полярный механизм вулканизации), сера— сантокюр (смешанный полярный и радикальный механизм вулканизации) и для перекиси изопропилбензола (бессерная вулканизация— радикальный механизм) тепловая обработка саж не влияет на оптимум вулканизации. Графитизированная сажа лишь незначительно замедляет вулканизацию системы сера— сантокюр. После графитизации сажи ее усиливающие свойства уменьшаются Введение специально окисленной сажи в смеси с серой + ДФГ и серой-f сантокюр вызывает замедление вулканизации и не влияет на вулканизацию перекисью изопропилбензола, что свидетельствует в пользу ионного механизма серной вулканизации. [c.451]

Такая структура связана с коагуляцией и последующим совместным ростом частиц на ранней стадии развития процесса сажеобразования. При помощи микроскопов с высокой разрешающей способностью, принцип работы которых основан на явлении электронной дифракции, удалось установить присутствие одиночных С—С связей в кристаллитах. Отмечено большое количество дислокаций и других дефектов решетки. Установлено также, что сравнительно старые частицы, содержащие меньше водорода,имеют более упорядоченную структуру по сравнению с частицами, относящимися к более ранней стадии сажеобразования. Следовательно, з еличение времени пребыва1<ия при высокой температуре упорядочивает внутреннюю структуру частиц сажи. Это подтверждается также графитизацией сажи при тепловом воздействии. В процессе графитизации происходит перестройка внутренней структуры частиц сажи, уменьшается число дислокаций кристаллической решетки за счет удаления части атомов водорода, кристаллиты приобретают пространственно упорядоченную ориентацию, располагаясь как бы послойно по сферическим поверхностям. [c.11]

Так, в пламени ацетилена [78] (20% ацетилена в смеси с гелием) и 600 °С образуется туман светло-желтой жидкости. При повышении температуры до 700, а затем до 800 °С появляются первые капельки более темной жидкости и, наконец, черные твердые частицы. Анализ частиц при 700 °С дает 93,7% углерода и 5,8% водорода, что примерно соответствует формуле (СаНб) . Анализ частиц при 800 °С дает 95,6% углерода и 4,2% водорода, что соответствует формуле (С8Н4)ж. Как показано в работе [80] (при отборе пробы в условиях высокого вакуума), элементный состав сажи в ацетилен-кислородном пламени в области максимального образования углерода имеет формулу между СвНа и СвНа, причем происходит дальнейшая графитизация далее по потоку. Если поместить пробоотборник в низкотемпературные области пламени (где происходит образование тумана), то, очевидно, можно полу- [c.192]

Водород в количестве 10% и ниже содержится практически в любом углистом веществе [14, 18, 19, 50, 51, 64, 70, 73, 77, 90, 91]. Химически связанный водород находится в сильнографитизированных сажах, целиком состоящих из микрокристалликов графита. Этот водород нельзя считать адсорбированным или хемосорбироеан-ным, это структурный водород, входящий в состав макромолекул полициклических углеводородов — карбоидов и перешедших в них из исходных молекул углеобразующего мономера. В низкотемпературных углях водорода -содержится обычно больше, чем в высокотемпературных. Содержание водорода в углистом веществе уменьшается в ходе его последовательной графитизации. Однако даже сильно графитизированные угли всегда [c.278]

Возможно, что при более быстром нагреве графитизация наступает при более низкой температуре, так как с повышением температуры не только растет подвижность отдельных атомов и слоев решетки, но и увеличиваются размеры последних, что осложняет их взаимное перемещение. Интересным дополнением к работе Бискоу и Уорен является работа Россмена и Смита 5. Эти авторы измеряли плотность различных саж методом замещения водой и гелием, В последнем случае специальный сосуд, заполненный предварительно эвакуированной от воздуха сажей, наполняли гелием и по разности между объемами пустого сосуда и гелия, пошедшего на заполнение сосуда с сажей, вычисляли объем сажи, а по нему и ее плотность. Оказалось, что для всех образцов плотность по гелию выше, чем по воде, и обе они ниже, чем плотность, вычисленная на основании результатов рентгенографических Исследований, которую авторы называют истинной. [c.67]

Авторы работы [131] и Кметко [133] с помощью электронографии нашли, что в результате графитизации газовой сажи, имеющей небольшую величину поверхности, в ней действительно образуются полиэдрические частицы. [c.99]

Обычно нелегко отделить влияние размеров кристаллитов на реакционную способность углерода от влияния их ориентации и содержания примесей. Тем не менее, как обсуждалось ранее, Армингтон [62] пытался сделать это, изучая реакцию серии образцов разных сортов графитизированной газовой сажи с кислородом и двуокисью углерода. Если предположить, что в процессе графитизации газовая сажа любого сорта превращается в полиэдрические частицы с поверхностью, имеющей почти целиком структуру базисной плоскости, то влиянием ориентации кристаллитов как одной из переменных величин можно пренебречь. С точки зрения спектроскопического анализа общее содержание примесей во всех сортах графитизированной газовой сажи является незначительным и в первом приближении анализ отдельных компонент дает одинаковый результат. [c.104]

Отбирая образцы газовой сажи в широком диапазоне размеров частиц, Армингтон смог контролировать степень роста кристаллитов при графитизации, поскольку рост кристаллитов составляет лишь долю (обычно 1/5—1/10) от размера частиц углерода. Размеры кри- [c.105]

Хотя степень графитизации кокса, подобно его реакционной способности, является скорее химическим свойством, чем физическим, она обычно измерялась физическими методами и, в сущности, часто смешивалась с реакционной способностью, с которой она близко связана. При рассмотрении этого вопроса прежде действительно исходили из измерений реакционной способности различных коксов по отношению к газообразным окислителям и пытались объяснить различия среди коксов на основании различий в предполагаемом происхолчденип различных частей кокса [98, 153]. Споры по этому поводу прекратились, как только узна- ли, что существенного различия между аморфным углеродом и графитом [154] не имеется, за исключением размеров кристаллитов, и что все тины сажи являются по меньшей мере предшественниками графита. Графит, однако, может удерживать в кольцах, характерных для ароматического углерода, различные количества определенных элементов, кроме углерода, а между П.Л0СК0СТЯМИ — значительно большие количества разных элементов [155]. [c.407]

Когда мягкий кокс постепенно подвергается графитизации при температурах до 3000°С, отражение (101) начинает появляться только для диаметра сетки больше 150 А. Это указывает на то, что межплоскостные силы между ароматическими макромолекулами (для сеток указанного размера или большего) становятся достачно большими по сравнению с дезориентирующими факторами и обеспечивают параллелизм слоев [803, 804]. С другой стороны, интересно отметить, что в то время как кокс и ретортный графит при нагревании до температуры, несколько большей 1500°С, очень быстро превращаются в крупнокристаллический графит, при нагревании сажи или активированного углерода процесс графитизации за счет увеличения диаметра углеродной гексагональной сетки и числа параллельных слоев оказывается застопоренным на очень ранней стадии. Сопоставление адсорбционных и каталитических свойств различных сортов углерода по-казьгвает, что активность углерода уменьшается в следующей последовательности активированный древесный уголь, сажа, кокс >или ретортный графит. Экспериментальные данные, иллюстрирующие это различие (табл. 3), относятся к аморфному углероду, образующемуся из тазовой фазы [450]. Как уже указывалось, при рентгенографическом изучении структуры пиролитического углерода различного происхождения, нагретого до высокой [c.40]

При использовании древесного угля энергия активации процесса образования карбида [7] равна 110, металлургического кокса 124,8, некового кокса 142,2, антрацита 110,8—118,0 и сажи 78,8 ккал/молъ. Увеличение температуры приготовления СаО в интервале 1000—1340° С повышает энергию активации но если при приготовлении СаО ввести 3% Na l, энергия активации уменьшается на 20 ккал/молъ. При использовании нефтяного кокса более высокая температура его прокалки (в интервале 1500—2150° С) и, следовательно, более высокая степень графитизации увеличивают энергию активации [7], по этой причине снижается также реакционная способность углерода по отношению к СаО при 1800° С в вакууме [8]. [c.190]

Эти авторы [131] и Кметко [133], основываясь на электронно-микроскопических данных, установили, что графитизация образцов газовой сажи с небольшой величиной поверхности дает частицы — полиэдры. [c.226]

Обычно трудно отличить влияние на реакционную способность угля размеров кристаллитов от влияния ориентации и содержания примесей. Однако Армингтон [62] пытался это сделать, изучая реакцию ряда образцов графитизированной газовой сажи с кислородом и двуокисью углерода, как уже было описано выше в этой статье. Предполагая, что при графитизации всех образцов газовой сажи происходит превращение в частицы полиэдрической формы с поверхностью, почти целиком состоящей из базисных плоскостей, можно исключить из числа переменных величин ориентацию кристаллитов. [c.230]

Чрезвычайно важно, что дезактивация посредством графптизации не лишает сажу полностью усиливающего действия , хотя действи-те.тьно вызывает глубокие изменения (табл. 4.1). Без сомнения, графитизация снижает способность сажи к усилению (это доказывается данными по пределу прочности при растяжении), однако сравнение с ненаполкенными вулканизатами показало, что в основном эта способность сохраняется. Сказанное лучше иллюстрируется данными для бутадиен-стирольного каучука (табл. 4.1), чем результатами Шейфера и Смита которые использовали натуральный каучук. [c.118]

При данной средней степени наполнения количество связанного каучука пропорционально удельной поверхности наполнителя при условии, что химические свойства сравниваемых наполнителей подобны. Для саж это показано на рис. 4.8, на котором вг-го также отклонение от общей тенденции, обусловленное графитизацией. Графитированная сажа, несомненно, имеет пониженную способность к образованию сажевого геля. Зависимость количества связанного каучука от степени наполнения более сложна. При малых степенях наполнения грубодисперсным наполнителем сплошной гель не образуется, однако поверхность частиц наполнителя, выделенных центрифугированием, покрыта связанным каучуком. Степень наполнения, при которой начинает образовываться сплошной гель, тем меньше, чем меньше размер частиц При очень высоких степенях наполнения количество связанного каучука может достигать 100%. Разбавление системы низкомолекулярными вепхествами уменьшает количество связанного каучука. [c.129]

I) "Угли", получаемые обжигом при температуре (1000 - 1200°С), не достаточной для настоящей "графитизации" смесей тонкоизмельченного кокса или ламповой сажи и порощка природного или искусственного графита с углеродистыми связующими, такими как пек или гудрон. [c.362]

Исследована скорость графитизации различных сортов спектрально чистых углей, сажи и графита и актив, угля в проточной установке, 900—1200°, влияние добавок Р0С1з, Вг2, J2. С1г, Р4, (СЕзСО)гО. [c.137]

Химическое модифицирование поверхности саж может преследовать две цели создание более гидрофильной или более гидрофобной поверхности. Гидрофобные сажи создают путем термической обработки, при которой кислородсодержащие группы разлагаются, и кислород уходит в виде СО, СО2 и Н2О, что сопровождается увеличением степени графитизации поверхности (особенно при температуре 1300-2200 °С). Последовательные изменения стрзтстуры саж при термообработке в токе водорода описаны в (табл. 4.11) (исходная сажа представляла собой частицы аморфного углерода сферической формы). [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология