5.3 Задание для самостоятельной работы

Построить кривую потенциометрического титрования (методом многих навесок) для полученного ионообменного волокна.

6. УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА ИХ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

6.1.Углеродные волокна и их применение

Углеродные волокна относятся к числу наиболее молодых и имеющих большое техническое значение видов химических волокон. Они сочетают в себе жаростойкость с высокими показателями и феноменальными электрофизическими свойствами.

Углеродные волокна принадлежат к обширной группе углеграфитовых тел. Предложены различные системы классификации этих волокнистых материалов. По температуре термообработки (ТТО) и содержанию углерода эти волокна подразделяют на 3 класса: 1) частично карбонизованные (ТТО до 500⁰С), 2) угольные (ТТО 500-1500⁰С) и 3) графитизированные или графитированные ( ТТО 1500-2000⁰С и выше).

По применению углеродные волокна можно разбить на 4 класса, соответственно используемые в виде материалов:1)конструкционных, 2) теплозащитных, 3) с регулируемыми электрофизическими свойствами, 4) с регулируемыми физико-химическими свойствами (активированные или сорбционно-активные).

В настоящее время наиболее часто используемым сырьем для получения углеродных волокон являются: полиакрилонитрильные волокна, гидратцеллюлозные (вискозные) волокна и пеки.

Из ПАН волокон получают высокопрочные и высокомодульные волокна. Основными стадиями технологического процесса в этом случае является окисление ПАН-волокон и карбонизация(пиролиз).

На основе гидратцеллюлозных (ГЦ) волокон получают как высокомодульные и высокопрочные углеродные волокна, так и низкомодульные волокна и волокнистые материалы широкого применения. Кроме того на основе ГЦ получают активированные углеродные волокна, используемые в различных сорбционных процессах. Основными стадиями технологического процесса в данном случае является отмывка исходного волокна от замасливателя с последующей пропиткой различными агентами, оказывающими регулирующее влияние на протекание процесса термической деструкции и защищающими в то же время волокно от. нежелательного воздействия окислителей. В качестве такого рода агентов (добавок) в литературе описаны почти все известные антипирены, галогеноводороды и ряд соединений смешанного характера.

Далее процесс высокотемпературной обработки – карбонизация (как правило, с конечной ТТО до 650⁰С) и последующая высокотемпературная обработка –графитации (с конечной ТТО до 2000⁰С и выше). В случае получения активированных углеродных материалов после карбонизацию проводят высокотемпературную активацию в среде водяного пара или другого активирующего агента.

Активированные углеродные волокна получают с различной степенью активации. Сорбционно-кинетические характеристики углеродных волокон контролируют обычно по сорбции красителя метиленового голубого, сорбции йода, бензола.

6.2 Оценка сорбционно-кинетических характеристик по сорбции красителя метиленового голубого

Оценку сорбцонно-кинетических характеристик по сорбции красителя метиленового голубого (МГ) проводили по методике, изложенной в ГОСТ 4453-74.

Подготовка пробы.

Пробу волокна массой 0,1 г помещают в бюкс и сушат при температуре 120°С в течение З ч. Затем бюкс переносят в эксикатор, охлаждают и взвешивают на лабораторных весах с точностью до 0,0002 г.и определяют m₁ ,г. После переноса пробы в колбу, взвешивают пустой бюкс, определяют m₂ г, затем определяют массу пробы.

Проведение анализа.

Подготовленную пробу волокна переносят в коническую колбу объёмом 100мл с пришлифованной пробкой и заливают 50 мл рабочего раствора метиленового голубого (концентрация 1500 мг/л). Колбы с пробой и раствором помещают в шейкер и встряхивали 20 мин при 125 качаний. Затем осветлённый раствор отфильтровывают через бумажный фильтр и определяют с помощью спектрофотометра МКМФ-1, его оптическую плотность в кювете с расстояниями между рабочими гранями 10 мм, при длине 597 нм. В случае превышения оптической плотности значения 0,8, проводят разбавление раствора до значений оптической плотности равных 0,6. По величине оптической плотности с помощью калибровочного графика находят значение концентрации МГ в исследуемых растворах.

Сорбционную ёмкость по МГ вычисляют по формуле:

, мг/г (1)

где - концентрация исходного рабочего раствора метиленового голубого (мг/л) разбавленного в раз, определяемая по калибровочному графику;

- концентрация осветлённого раствора метиленового голубого (мг/л) разбавленного в раз, определяемая по калибровочному графику;

0,05 - объем рабочего раствора метиленового голубого, помещаемого в колбу с элементарной пробой, л;

m - масса элементарной пробы, г.