CC BY
7
УДК 66.621.979
К.И. Дмитриев, K.I. Dmitriev
В.М. Шопин, V.M. Shopin, e-mail- kidxixS3@yandex.ni
Институт проблем переработки углеводородов СО РАН. г. Омск, Россия
Institute of Hydrocarbons Processing SB RAS, Omsk, Russia
ПОЛУЧЕНИЕ ПЛОТНОУПАКОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДИСПЕРСНОГО УГЛЕРОДА
RECEPTION CLOSE-PACKED CARBON STRUCTURES ON THE BASIS
OF DISPERSE CARBON
Путём прессования получен углеродный материал с плотной упаковкой чястнц (ПУМ). Показано, что плотность упаковки н прочность таблеток ПУМ тем выше, чем меньше структурность по абсорбции днбутил-фталага дисперсного углерода н выше давление прессования.
Carbon material with close-packed particles (CRM) was obtained by compressing. The pack density and strength of CPM tablets at compressing were shown to increase with the decreasing of the structural properties (of dibutylphtalate absorption) of carbon particles and increasing of compaction pressure.
Ключевые слова: дисперсный углеродный материал, прессование, осаждение, ПУМ, координационное число укладки частиц
Keywords: a disperse carbon material, a press nig, a sedimentation, CPM\ the coordination number of a stacking of particles
Компактирование (прессования) твёрдотельных кластеров с помощью прессования приводит к образованию новых наноструктур, открывающих выход к созданию новых функциональных наноматериалов. Наиболее перспективными для будущего материаловедения могут стать плотноупакованные углеродные материалы (ПУМ), область применения которых чрезвычайно широка.
В качестве исходного материала для получения ПУМ использовались порошки дисперсного углерода П 161, Т 900, № 326 и образец дисперсного углерода, полученный в лабораторных условиях из толуола. Физико-химические свойства образцов дисперсного углерода представлены в таблице 1.
261
Фнзнко-хн?лнческне свойства порошков дисперсного углерода
Таблица 1
Показатели Т 900 П 161 N 326 Образец из. толуола
Размер глобул, им 100 - 300 23 25-30 20-50
Удельная площадь поверхности по адсорбции азота, лг/т 7,65 216,0 72,3 57,0
Структурность по абсорбции ДБФ. л/10 От 30 55 69 85
Насыпная плотность, г/см1 0,33 0,28 0,24 0,03
Порошки дисперсного углерода П 161, Т 900 и N 326 подвергались предварительной обработке, которая заключалась в извлечении из исходного порошка дисперсного углерода фракции с узким распределением частиц по размерам (менее 1 мкм). Это осуществлялось путём диспергирования исходного порошка дисперсного углерода с созданием аэрозольного потока. Частицы углерода с размерами выше 1,5 мкм удалялись из аэрозольного потока в фитьт-ре со стационарным слоем гранул. Аэрозольный поток после зернистого фильтра осаждался с образованием водной суспензии дисперсного углерода с добавками ПАВ-1019. из которой происходило извлечение дисперсного углерода, после сушки которого исходный материал направлялся в виде порошка для получения ПУМ. Морфологию частиц и агрегатов порошков дисперсного углерода исследовали с помощью просвечивающего электронного микроскопа.
Пютноупакованный углеродный материал получали на лабораторном гидравлическом прессе ПЛГ-20 (с нагрузкой прессования до 1600 МПа) в пресс-форме из инструментальной стали.
Результатами исследования установлено, что максимальная плотность материала с плотной упаковкой для дисперсного углерода Т 900 и № 326 достигается при времени выдержки образца под давлением в течение трёх часов (Рис. 1).
1.34
0,94 5 0,93
н
° 1,326
[Г п с; m
Е Cl
Ф h-га
л
и
V
о
X h О
с; с
0,92 0,91 +
0,9 0,89 -0,88 -0,87 --0.8S
I------1
-тог
С 60 100 150 200 260 Время выдержки под давлением, мин а -Т900
0 50 100 150 200 250 Время выдержки под давлением, мин f>- N326
Рис. 1. Определение оптимальных параметров процесса прессования
В процессе юмп актирования образцов было установлено, что на кривых сжатия дисперсного углерода (рис. 2) с низкой структурностью по абсорбпин ДБФ (П 161 и Т 900) наблюдаются области с постоянной плотностью, что свидетельствует о структурном изменении материала в процессе прессования (полное разрушение агрегатов порошка до первичной структуры). На кривых сжатия среднеструкгурного дисперсного углерода (М 326) наблюдается плавный рост плотности с увеличением давления прессования, н отсутствуют области
а.) Дисперсный углерод Т 900 б). Дисперсный углерод N 326
в). Дисперсный углерод из толуола г). Дисперсный углерод П 161
Рнс. 3. Микрофотографии образцов Заключение
1. Установлены параметры процесса получения материала с плотной упаковкой: давление прессования 1600 МПа и время выдержки образна под давлением 3 часа.
2. Показано, что для низкоструктурного дисперсного углерода при давлении не более 1600 МПа происходит полное разрушение вторичных структур
3. Достигнута максимальная плотность образца ПУМ на основе дисперсного углерода из толуола 1,41 г /см3.
264
