- •Дипломная работа
- •Введение.
- •2. Литературный обзор.
- •2.1 Технический углерод.
- •2.1.1 Строение и свойства технического углерода.
- •2.1.1.1 Строение частиц. Методы исследования [18,19].
- •Рентгеноструктурный анализ.
- •Электронная микроскопия высокого разрешения.
- •Исследование окисленных саж.
- •2.1.1.2 Дисперсность и методы ее определения [19].
- •Методы определения дисперсности.
- •2.1.1.3 Адсорбционные свойства. Методы исследования.
- •2.1.1.4 Структурность [19].
- •Метод комплексного анализа саж (метод ''КомпАс'').
- •2.1.2 Получение саж. [19, 63].
- •2.1.2.1 Печной способ.
- •2.1.2.2 Канальный способ [18].
- •2.1.2.3 Термический способ [19].
- •2.1.2.4 Ацетиленовые сажи [19].
- •2.1.3. Способы получения ацетиленсодержащих газов и сажи [19].
- •2.1.3.1. Термоокислительный пиролиз природного газа.
- •2.1.3.2. Электрокрекинг природного газа.
- •2.1.3.3. Разложение жидких углеводородов в различных видах электрических разрядов [19,71].
- •2.2 Волокнистый углерод.
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Постановка задачи исследования.
- •3.2 Характеристика объектов исследования.
- •Характеристики волокнистого углерода.
- •3.3 Описание лабораторной установки и методик проведения экспериментов.
- •3.3.1 Описание лабораторной установки.
- •3.3.2 Методика проведения исследований.
- •3.3.2.1 Газохроматографическое определение адсорбционной поверхности.
- •3.3.2.2 Получение углеродных композиционных материалов.
- •3.3.2.3 Окисление углеродных композиционных материалов.
- •3.4 Полученные результаты и их обсуждение.
- •3.4.1. Обсуждение результатов процесса окисления исходных углеродных матриц.
- •3.4.2. Обсуждение результатов исследования процесса получения углеродных композиционных материалов путем разложения газа электрокрекинга на поверхности исходных матриц.
- •4. Технологическая часть.
- •Описание блок схемы.
- •Блок – схема исследований.
- •5.Экономическая часть. Введение.
- •5.1. Сетевой график исследования.
- •5.2. Смета затрат на проведение исследования.
- •5.2.1 Расчет заработной платы.
- •5.2.2 Затраты на сырье, материалы и реактивы (табл. 5.3.).
- •5 .2.3 Расчет затрат на электроэнергию для технологических целей (табл 5.5.).
- •Расчет затрат на электроэнергию
- •5.2.4 Расчет амортизации приборов и оборудования.
- •5.2.5 Накладные расходы
- •5.2.6 Суммарные затраты на проведение исследования .
- •5.3 Оценка эффективности работы [96, 97].
- •6. Охрана труда и промышленная экология.
- •6.1 Промышленная экология.
- •6.2 Охрана труда.
- •6.2.1 Токсические и пожароопасные свойства веществ.
- •6.2.2 Обобщенный анализ потенциальных опасностей.
- •6.2.3 Обоснование мер безопасности при проведении потенциально опасных операций.
- •6.2.4. Электробезопасность.
- •6.2.5. Санитарно-гигиенические условия в лаборатории.
- •6.2.6 Пожарная безопасность в лаборатории и средства пожаротушения.
- •7. Выводы.
- •8. Список литературы.
2. Литературный обзор.
2.1 Технический углерод.
2.1.1 Строение и свойства технического углерода.
2.1.1.1 Строение частиц. Методы исследования [18,19].
Технический углерод является основным усиливающим наполнителем резиновых смесей, при введении которого увеличивается прочность резин, сопротивление истиранию, раздиру. С наибольшей интенсивностью этот эффект проявляется в вулканизатах на основе синтнтических некристализующихся каучуков, которые без подобной модификации не получили бы столь широкого применения.
Как основной усилитель каучука технический углерод начали применять с 1918г. главным образом в протекторных резинах для шин. С переходом резиновой промышленности на синтетические каучуки потребление ТУ значительно возросло. В настоящее время 90% производимого ТУ потребляется резиновой промышленностью.
Сажа представляет собой тонкодисперсное порошкообразное частично кристаллическое вещество, образующееся при сжигании или термическом разложении газообразного или жидкого углеводородного сырья. Основу сажи составляют углеродные полимерные слои различной степени упорядоченности: от двумерных полициклических образований до относительно крупных графитоподобных кристаллитов. Для многофазной (в смысле упорядочения углеродных слоев) системы характерно непрерывное изменение свойств в зависимости от количественного содержания фаз и их распределения в пространстве частиц (агрегатов). Строение последних является отличительным признаком сажи [20,21]. Для исследования строения частиц сажи практикуются следующие методы: рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия высокого разрешения, изучение характеристик окисленных саж.
Рентгеноструктурный анализ.
Рентгеноструктурный анализ основан на дифракции рентгеновских лучей, проходящих через кристаллическую решетку изучаемого материала. С помощью этого метода показано [21], что сажа состоит из графитоподобных микрокристаллических образований, называемых кристаллитами. Однако между параметрами решетки графита и кристаллитов имеются отличия. В кристаллической решетке графита атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников, плотно прилегающих друг к другу и образующих базисную плоскость. Расстояние между атомами равно 0,142 нм, связь в плоскости ковалентная. Базисные плоскости расположены таким образом, что каждая из них сдвинута относительно другой на 0,142 нм. Расстояние между плоскостями составляет 0,335 нм. Порядок расположения атомов углерода повторяется через слой. Кристалл графита вследствие такого строения решетки анизотропен.
Согласно данным рентгеноструктурного анализа сажа состоит из кристаллитов - пачек параллельно ориентированных графитовых плоскостей, расположенных на расстоянии 0,344-0,370 нм. Взаимное расположение плоскостей друг относительно друга неупорядоченное. В кристаллитах имеется 3-5 слоев. Их размеры вдоль базисной плоскости La=1,5-3,0 нм, толщина Lc=1,0-2,0 нм. Исключение составляют ацетиленовый технический углерод, а также графитированные (термообработанные в инертной среде при температуре 2600-3200 оС), у которых эти параметры в 1,5-2,0 раза выше. Принято считать, что сажевая частица образована произвольно расположенными кристаллитами углерода турбостратной структуры [22,23].