Турбостратные пакеты

Ароматические атомы в ряду зрелости углей от бурого до коксующихся по объему составляют 0,4-0,6 объема структурных единиц. Это указывает на то, что ароматические ядра в структурных единицах сильно экранированы, что препятствует их укладке в турбостратные пакеты. [c.120]

Они считают, что структура элементарного атомного слоя в турбостратном пакете существенно отличается от структуры графитового слоя. Она не является строго периодической, поэтому, естественно, такие слои не могут взаимно упорядочиваться и образуют турбостратную структуру. В последней слои не эквидистантны и расстояния между ними колеблются вокруг среднего значения 3,44 А, в отличие от эквидистантных слоев в структуре графита. По-видимому, углеродистые материалы с турбостратной структурой можно представить как особое состояние твердого тела, не имеющее упорядоченной трехмерной структуры, но и отличающееся от состояний, характеризующихся двумерной упорядоченностью атомов углерода. [c.146]

Межплоскостное расстояние в пакетах колеблется в пределах 3,36—3,95 А оно значительно больше, чем в графите. Форма и размеры турбостратных пакетов характеризуются параметрами La, Ьс, оог Ьа, Ьс — размеры кристаллитов в направлениях, параллельном и перпендикулярном базисным плоскостям ( , с — соответственно ширина и толщина пакета) оо2 по аналогии с графитом—межплоскостное расстояние. Значение оог рассчитывается из рентгеновских данных по фор- [c.223]

Сведения о ВТО, соответствующей началу образования турбостратных пакетов, довольно противоречивы по одним источникам, они обнаруживаются уже при 240—270 °С, что мало вероятно, по другим — при температуре выше 900 °С, что более правдоподобно 94]. [c.283]

Авторы ряда работ полагали, что в графитирующихся углеродах на начальной стадии пиролиза возникают большие области упорядоченности, которые могут иметь мозаичную природу. Отдельная мозаика образована из почти параллельно расположенных пакетов с турбостратной структурой, разделенных небольшими участками аморфного углерода. Реальные значения средних диаметров целых мозаик больше, чем измеренные рентгеновскими методами средние значения диаметров слоев. [c.19]

В соответствии с современными представлениями, нефтяные коксы состоят из плоских полимеризованных слоев, способных образовывать кристаллиты определенной структуры. По данным рентгеноструктурных исследований, сырые нефтяные коксы имеют некоторые характерные черты структуры графита. Принято считать, что как в сыром, так и в прокаленном коксах в каждой базисной плоскости кристаллита углеродные атомы образуют правильные гексагональные сетки. В сыром коксе эти слои преимущественно уложены небольшими параллельными пакетами, внутри которых нет взаимной упорядоченности, как это наблюдается в решетке графита. Они могут быть смещены так, что будет нарушено чередование слоев, характерное, например, для гексагональной модификации графитовой структуры. Такие углеродные структуры, как в нефтяных коксах, называют турбостратными. [c.70]

Активные угли и графит имеют близкую базисную структуру. Микрокристаллиты графита представляют собой пакеты плоских слоев, образованных конденсированными гексагональными ароматическими кольцами атомов углерода. В этих слоях каждый атом углерода связан с соседними гибридизированной р -связью, вследствие чего расстояние между ними равно 0,1415 нм. Слои гексагональных углеродных колец между собой связаны дисперсионными силами и расстояние между ближайшими слоями (при. 15 °С) равно 0,3354 нм. Отдельные слои смещены друг относительно друга таким образом, что половина атомов углерода одного слоя расположена над центрами гексагональных углеродных колец соседнего слоя. Структура активных углей образована аналогичными микрокристаллитами углерода. Размеры их плоскостей находятся в пределах 1—3 нм, т. е, они образованы 13—20 конденсированными гексагональными кольцами атомов углероду. Ориентация отдельных плоскостей в микрокристаллитах углерода, образующих структуру активных углей, не так регулярно воспроизводится как в микрокристаллитах графита, а довольно часто нарушена и отдельные слои беспорядочно сдвинуты друг относительно друга, не всегда сохраняя при этом взаимное параллельное расположение. Такая структура получила название турбостратной. [c.27]

После удаления при обжиге почти всех газообразных продуктов оставшийся углерод состоит из групп параллельных ароматических сеток и неориентированного углерода, образующего матрицу, окруженную этими группами. Группы параллельно расположенных сконденсированных ароматических колец называются турбостратным углеродом. Термин турбостратный указывает на то, что в каждой плоскости атомы расположены в виде двухмерных кристаллитов, но плоскости уложены в пакеты одна на другую неориентированно. По мере увеличения [c.20]

Углерод переходных форм обладает разнообразными технически ценными свойствами и имеет большое практическое значение. Широкий диапазон изменения свойств связан с возможностью набора и сочетания различных гибридных форм и особенностями структуры углерода. Эти формы углерода сложны и мало изучены. К основным элементам его структуры относятся базионые ленты, турбостратные пакеты, аморфный углерод, состоящий из набора различных гибридных форм, и надатомные образования высшего порядка. Структурная организация и свойства существенно зависят от природы исходного сырья, используемого для получения углерода, и условий термообработки, особенно высокотемпературной (ВТО). [c.222]

Иное представление о структуре переходных фор м углерода выдвинуто В. И. Касаточкиным [38, 39]. По его мнению, в подобных материалах содержатся атомы углерода трех гибридных состояний зр-, зр -, зр -). Основу организованной структуры УВ составляют турбостратные пакеты, соединенные между собой линейными боковыми цепочками зр-, зр -, -гибридизации), которые представляют собой аморфный углерод. В неграфитирующихся формах углерода пакеты сшиты термически устойчивыми шлииновыми (— С = С—) или куму-леновыми = С = С = С=С — )п цепочками, а в гомогенно-графитиру-ющихся — менее термостабильными цепочками полиенового типа (—СН = СН—) . Видимо, эту модель иервичных элементов структуры следует признать наиб олее р ациональной, но автором не рассматриваются структуры высшего порядка (фибриллы). [c.232]

Помимо лентообразной структуры можно представить иную над-атомную организацию углерода. Турбостратные пакеты, а не отдельные слои могут быть теми структурными единицами, которые участвуют в построении структур высшего порядка. Пакеты посредством фрагментов структуры с разными типами связей в иаправле-нии осей с и а связаны между собой различными гибридными формами аморфного углерода и образуют пространственный полимер. В процессе формирования ароматических сеток и их воссоединения в турбостратные пакеты па стадии карбонизации возникают пограничные дефекты, в том числе свободные валентности углерода, к которым присоединяются аморфные цени углерода, связывающие пакеты между собой. Схематически подобная структура углерода показана на рис. 1.4. Аналогичная структурная схема была предложена В. И. Касаточкиным для витрепа. [c.26]

Биско и Уоррен создали турбостратную гипотезу строения различных содержащих углерод материалов [7]. Эти авторы принимают, что частицы подобных материалов образованы множеством параллельно расположенных в пакетах, но взаимно неориентированных слоев шестиугольных углеродных сеток (рис. 76). На конференции по ультратонкой структуре углей в Лондоне [8, с. 83] Райли распространил гипотезу турбостратной структуры сажи на строение каменных углей. Вместе с сотрудниками он опубликовал многочисленные данные, полученные при рентгенографическом исследовании различных видов твердых топлив гумусового происхождения. Они показывают, что увеличение степени метаморфизма [c.215]

По изменению диамагнитной восприимчивости авторами было показано, что дефектность графитоподобных слоев турбостратного углерода пиролизного кокса, прокаленного при 1300 С, в сферолитовом компоненте структуры меньше, чем в струйчатом. При термообработке углеродистых материалов, имеющих турбостратную структуру, в местах контактов пакетов, слоев возникают дислока1щи, которые передвигаются через пакет вдоль базисных плоскостей С13Л. Это приводит к возникновению связей между отдельными слоями, к искаже1шю ориентации слоев. Применительно к коксам дистиллятного происхождения можно сказать,что при термообработке такие процессы идут более интенсивно и микронапряжения, которые имелись еще в структуре исходного кокса, увеличиваются в количественном отношении в большей степени, чем в рядовых. [c.101]

Причиной разориентации нормалей может быть разориентация как крупных блоков, так и пакетов в параллельно расположенных плоских слоях. Для первого случая средняя концентрация дефектов в слоях не должна зависеть от sin (9. Однако авторами названной работы, наоборот, была получена следующая зависимость средней концентрации от выбранного параметра с ростом разориентации нормалей средняя величина диамагнитной восприимчивости, характеризующей степень совершенства графитоподобных слоев в турбостратных материалах, уменьшалась, т.е. росла концентрация дефектов в слое. Это связано с тем, что диамагнитная восприимчивость зависит от положения уровня Ферми относительно вершины валентной зоны. В свою очередь положение уровня Ферми определяется концентрацией дефектов в слоях. Взаимодействие соседних слоев в турбостратных материалах мало и не влияет на положение уровня Ферми и диамагнитную восприимчивость, поскольку расстояние между слоями велико. Поэтому разориентация нормалей к графитоподобным слоям связана с их искривленностью, а не с разориента-цией крупных блоков. Укладка последних, а также пор между ними (текстура) и определяет в основном анизотропию физических свойств графита. [c.26]

Наряду с кристаллическими известно большое количество аморфных и частично кристаллических переходных форм углерода. Их структура может быть классифицирована на три основные фуппы турбостратная структура, аморфный углерод и надатомные образования высшего порядка. Основой турбосфатной структуры являются базисные плоскости, образующие пакеты, в которых, однако, отсутствует определенная ориентация. Пакеты представляют собой двухмерные кристаллы. В ядерной части структуры пакетов атомы углерода имеют зр"- и 5р-гибридизацию. Кристаллические пакеты и аморфные фракции углерода химически связаны между собой и образуют полимерные структуры высшего порядка. [c.9]

Методом разделения дифракционных профилей на отдельные компоненты изучена " фазовая структура стеклоуглерода в интервале 170-2600 С. Установлена двухфазность стеклоуглерода. Обнаружены четыре линии в исходной фенолформальдегидной смоле при 170 С, две из которых, соответствующие межплоскостным расстояниям с1 =0,506 и (12=0,428 нм, являются следствием межмолекуяярной интерференции от лентовидных макромолекул, в то время как две другие (с1з=0,339 и ( 4=0,211 нм) связаны с внутримолекулярной интерференцией. Показано, что турбостратные ароматические пакеты начинают формироваться при температуре 550 С. На основе известных представлений о глобулярно-ячеистой структуре стеклоуглерода сделан вывод о том, что фаза, формирующаяся при более [c.10]

Процесс получения углеродных волокон из органических веществ состоит из двух стадий карбонизации при температуре 900-1500 С и фафитации при 2600-2800 С. Углеродные волокна делятся на изотропные и анизотропные. Анизотропные волокна получают из высокоориентированных материалов с развитой системой фибрилл. Фибриллы углеродного волокна образованы турбостратными кристаллитами, которые связаны друг с другом через базисные плоскости аморфным углеродом. В изотропном углеродном волокне, которое изготавливается из фенольной смолы или нефтяных пеков, пакеты организованного углерода несколько меньше по размерам и образуют лентоподобные структуры. Углеродные волокна имеют плотность 1,3-1,7 г/см и удельную поверхность до 1000 м г. Графитация волокон приводит к повышению плотности, снижению удельной поверхности и уменьшению удельного сопротивления. Химическая устойчивость волокон в серной и азотной кислотах выше, чем фафита. Графитация снижает химическую устойчивость волокон, но повышает их стабильность к кислороду воздуха. [c.11]

В турбостратные структуры упорядочиваются шестьч емь аро ати ческих кластеров с межплоскостным расстоянием 344—348 ям и сред ним межатомным расстоянием в аморфной фазе от 400 —500 пм (рис. 52), поэтому органическая масса углей средних стадий зрелости представ ляет собой своеобразную двухфазную дисперсионную систему с аморф ной матрицей и турбостратной кристаллической фазой. В тощем угл< кристаллиты слабо взаимосвязаны и поэтому происходит быстр .11 рост надмолекулярного упорядочения, называемого текстурой. В антра цитах пакеты из небольшого количества ароматических слоев срастаются в большие макромолекулы, а аморфная фаза практически исчезает. Появляется анизотропия отражательной способности, соответствующая анизотропии в расположении пакетов ароматических слоев. [c.122]

Множество форм углерода, получаемых при К. органич. веществ и отличающихся по структуре от аллотро-пич. форм, предлагается называть переходными формами . Хорошо известны две аллотропич. формы углерода — алмаз и графит. Решается вопрос о возможном существовании третьей формы — карбина (см. Неорганические полимеры). Полагают, что карбонизованные вещества, в отличие от аллотропич. форм, состоят из атомов углерода разной валентной модификации. Структура этих веществ в большинстве случаев м. б. представлена в виде конденсированных ароматич. гексагональных углеродных слоев, соответствующим образом расположенных относительно друг друга и связанных между собой боковыми цепочками. При увеличении темп-ры растут размеры гексагональных слоев и происходит упаковка этих слоев параллельно друг к другу с образованием пакетов различной толщины. Однако порядок укладки этих слоев нарушен (подобная структура наз. турбостратной). Размеры гексагональных слоев растут до определенного предела за счет углерода в боковых цепочках, поэтому характер роста определяется природой углеродных связей в последних. Долю и размеры упорядоченных гексагональных слоев, количественный состав различных валентных модификаций атомов в углероде определяют методами рентгеноструктурного анализа. [c.476]

Третья стадия, или стадия гомогенной графитации, начинается с температуры 2273— 2373° К, когда переходные формы углерода, формирующиеся на предкристаллизационной стадии, начинают превращаться в поликристаллический графит. На этой стадии протекают процессы азимутальной ориентации углеродных сеток и сближения их в пакетах турбостратной структуры, т. е. идут процессы трехмерной кристаллизации в твердой фазе1. [c.145]

Турбостратная структура углерода и сходна, и отличается от структуры графита. Ее основой являются базисные плоскости, строение которых аналогично графитовым плоскостям. Ошределенное число соединенных между собой плоскостей образует турбостратные кристаллиты (пакеты). В отличие от графита в пакетах отсутствует какая-либо взаимная ориентация плоскостей в направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, т. е. они расположены под различными углами друг к Другу. В строго- кристаллографическом понимании пакеты по структуре нельзя отнести к кристаллам, так как в них отсутствует трехмераая упорядоченность. В каждой плоскости пакета атомы углерода расположены в строгом порядке, поэтому пакеты являются как бы двухмерными кристаллами. Однако условно в литературе принято турбостратную структуру углерода называть кристаллической, что с практической точки зрения вполне оправдано. [c.223]

По мнению Франклин [12], графитирующиеся углеродные ма-терналы имеют турбостратную структуру, образующуюся при температуре около 1200 °С пакеты этой структуры состоят из 1еболь-ших идеальных углеродных слоев. [c.27]

Углеродные слои упакованы параллельно, но хаотично смещены как в плоскости слоя, так и перпендикулярно е.му, т. е. отсутствует межплоскостпая упорядоченность. Франклин допускает, что в объеме углеродного тела существуют атомы, которые не упакованы в пакеты, а расположены произвольно и создают газоподоб-ное рассеивание (аморфный углерод). Аморфный углерод образует поперечные связи, жестко закрепляющие пакеты турбостратной структуры, хаотично распределенные в объеме материала. Было сделано предположение, что аморфный углерод может состоять из цепных и циклических структур, содержащих водород. [c.27]

Различные механизмы процесса графитации можно объединить в рамках единой гипотезы о структуре графитирующихся углеродных материалов мозаичной модели. Ричардс [23] полагает, что в графитирующемся углероде на начальной стадии карбоинзации возникают большие области порядка, которые могут иметь мозаичную природу. Большая область порядка или отдельная мозаика образована из почти параллельно расположенных пакетов с турбостратной структурой, разделенных небольшими участками аморфного углерода. Реальные изменения средних диаметров целых мозаик больше, чем наблюдаемые средние значения для диаметров слоев. Графитация углерода заключается главным образом в развитии и совершенствовании графитовой структуры внутри этих больших мозаик. По Ричардсу, именно мозаики являются причиной широкого разнообразия физических свойств следовательно, [c.28]

Иная модель углеродного волокна предложена Джонсоном и сотр. [31—34]. По Джонсону, углеродное волокно представляет собой гетерогенную систему, состояп ую из пор и углерода. В зависимости от температуры обработки происходит изменение размера пор и соотношения между структурными формами углерода. Основными элементами структуры являются турбостратные кристаллиты (рис. 1.9), соединенные между собой ( конец к концу ) в пакеты. Размер пакета составляет 20—ПО А, но преимущественно 65 А, что согласуется со значением Ьс. Между кристаллитами расположены иглоподобные поры диаметром менее 10 А, которые хорошо видны под электронным микроскопом. В работе [31] исследовалось изменение Ьс, величины, пропорциональной внутренней поверхности параметра Порада /р, характеризующего внутреннюю пористость и гетерогенность материала, и механические свойства волокна в зависимости от температуры обработки. Полученные результаты приведены в табл. 1.2. С повышением температуры обработки модуль Юнга монотонно возрастает, прочность достигает максимального значения при температуре 1250 °С, затем уменьшается, а внутренняя поверхность вначале снижается, а при достижении температуры около 2000 °С мало изменяется. [c.34]

Структурные агрегаты образуются из разных комбинаций этих сеток с цепями. Они могут укладываться в пакеты параллельными слоями с расстояними между ними около 3,5 А, но беспорядочно ориентированы относительно нормали к их плоскостям (турбостратная структура). Они могут располагаться в кристаллиты параллельными слоями с упорядоченной ориентировкой слоев (структура тина графитовой). Пластинки или сетки с боковыми цепями могут группироваться совершенно хаотически на низких стадиях метаморфизма и по мере повышения степени метаморфизма постепенно принимать параллельное расположение (модель структуры по Касаточкнну). [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология