1. Введение.

Высокодисперсные углеродные материалы играют огромную роль в современной технике и технологии. Технический углерод, графит, активированный уголь сегодня используются в качестве активных усиливающих наполнителей эластомеров и пластических масс, наполнителей, придающих материалам новые свойства, такие как электропроводность, намагничиваемость, устойчивость к воздействию окислителей, высоких температур, электромагнитных излучений [1-6]. Они применяются в производстве пигментов, являются носителями катализаторов и эффективными адсорбентами для разделения компонентов жидких и газообразных смесей. Перспективным может быть применение этих материалов в качестве аккумуляторов водорода. Развитие современной техники и технологии будет предъявлять все более широкие и жесткие требования к качеству и свойствам сырья и промежуточных материалов, поэтому специалистам, исследователям и технологам, занимающимися проблемами, связанными с дисперсными углеродными материалами, предстоит вести поиск по созданию материалов, обладающих широким диапазоном важнейших свойств, таких как дисперсность, удельная адсорбционная поверхность, структурность, строение и форма частиц, а также имеющих специфические свойства. Также внимание исследователей должно быть уделено разработке новых способов получения углеродных материалов и поиску сырьевых ресурсов.

Сажа, или технический углерод начала свой путь еще со времен древних цивилизаций, когда люди применяли ее для изготовления краски. Сегодня производится около 75 различных марок саж, которые различаются по своим свойствам, предопределяющим направление их использования. Разработаны и используются несколько технологий их получения, различающихся аппаратурным оформлением процесса, видом используемого сырья и свойствами конечного продукта. На основе классификации, принятой ASTM, каждая марка технического углерода относится к определенному типу в обозначении которого закладывается информация о важнейших свойствах саж, принадлежащих этому типу [7].

В последнее время появилась информация о новом виде углеродных композиционных материалов (УКМ) - волокнистом углероде (ВУ). Этот материал обладает уникальной волоконно–трубчатой морфологией; диаметр волокон составляет 1-300нм, а соотношение длина волокна : диаметр достигает 100-200 [8]. ВУ образуется из углерод-содержащих газов на поверхности металлических и металлоксидных катализаторов-реагентов при температурах 450-900 ^оС [8-11]. В процессе роста углеродного волокна происходит вовлечение микрочастиц каталитически активной фазы в его структуру. Это позволяет получать высокодисперсные углеродные материалы с широким спектром уникальных свойств, определяемых структурой, геометрией волокон, составом микровключения. В работах [8, 11-15] указывается, что на строение ВУ, его удельную адсорбционную поверхность, массовую концентрацию микровключения влияют такие параметры процесса как температура, продолжительность процесса, состав газовой фазы, природа катализатора-реагента.

Среди возможных областей применения волокнистого углерода можно указать такие как: использование ВУ в качестве наполнителя полимерных матриц для придания материалам электропроводящих, магнитных свойств, повышения стойкости к воздействию ЭМИ [1-6], усиления и упрочнения [16,17], использование его в качестве носителя катализатора или самостоятельной каталитической системы, адсорбента в процессах очистки и разделения газообразных и жидких смесей.

Большой интерес представляют также углерод-углеродные композиционные материалы, совмещающие в себе качества различных структур углерода. Так, попытки совместить высокую пористость и удельную адсорбционную поверхность активированного угля с механической прочностью и химической стабильностью графита привели к созданию материалов под общим названием Сибунит. При прохождении газообразных углеводородов над нагретой поверхностью сажи происходит покрытие поверхности пироуглеродом графитоподобной структуры. Дальнейшее окисление полученного продукта приводит к образованию материала, характеризующегося высокой пористостью, наличием макро- и мезопор и названного ячеистым углеродом.

Перед исследователями, занимающимися проблемами получения современных углеродных материалов, также стоят вопросы поиска и выбора сырья. Одним из источников газообразных углеводородов, используемых для получения углеродных материалов может служить процесс электрокрекинга жидких органических продуктов. Возможность использования энергии электрических разрядов для осуществления высокотемпературных химических реакций давно привлекает внимание исследователей. Высокие температуры, достигающие в канале разряда 5000 – 10000 ^оС, простота закалки образующихся продуктов, наряду с возможностью эффективной переработки самых разнообразных исходных веществ создают реальные предпосылки для организации принципиально новых технологических процессов комплексной переработки углеводородного сырья и отходов химической промышленности.

Данная работа посвящена исследованию возможности получения дисперсных углеродных материалов, в том числе углерод-углеродных композиций и волокнистого углерода на основе газообразных продуктов электрокрекинга тяжелых фракций нефти и изучению их характеристик.