Исследование физико-химических свойств, адсорбционной и усиливающей активности углеродных наполнителей различной кристаллографической структуры

• Автор: Ершов, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 120 с.

Содержание
Введение

1 .Структура и физикохимические свойства дисперсных наполнителей различной природы

1.1 .Технический углерод

1.2.Тонкоизмельченные графиты

1.3.Продукты детонационного синтеза

1.4.Биотрансформированные угли

1.5.0 природе усиливающего действия углеродных наполнителей 1 .б.Применение дисперсионных углеродных наполнителей в полимерных материалах

2. Объекты и методы исследования

2.1 .Объекты исследования

2.2.Методы исследования

2.2.1.Методы исследования свойств поверхности углеродных наполнителей
2.2.2.Оценка энергетической и химической активности поверхности углеродных материалов
2.2.3.Методы модификации и активации углеродных материалов
2.2.4.Методы исследования углеродных и углеродполимерных структур наполненных систем
2.2.5.Методы оценки свойств вулканизатов и резинокордмых систем
2.2.6.Методы обработки результатов эксперимента
3.Исследование физикохимических свойств и адсорбционной активности углеродных наполнителей различной природы
3.1.Сравнительное изучение общих физикохимических свойств углеродных материалов
4.Исследование особенностей структурообразования углеродных наполнителей различной природы
в низко и высокомолекулярных средах
4.1 .Исследование структурообразования в модельных и реальных системах
4.2.Влияние модификации угля БХГЮ и графита ГЛС3 на их усиливающие свойства
4.2.1. Термообработка в инертной среде
4.2.2. Активация и модификация в аппарате с вихревым слоем
5.Изучение структуры и свойств модельных и реальных систем, содержащих комбинированные наполнители
5.1.Технологическая схема получения комбинированных наполнителей
5.2.Изучение структурномеханических свойств модельных дисперсий и резин, содержащих комбинированные наполнители
б.Оценка эффективности применения углеродных наполнителей в эластомерных композитах различного назначения
6.1.Влияние углеродных наполнителей на прочность связи в резинокордных системах
6.2. Влияние комбинированных наполнителей на структуру и свойства резин гермослоя бескамерных шин
6.3. Влияние комбинированных наполнителей на свойства антифрикционных изделий
7.0бсуждение результатов 8. Вы воды
Списоклитературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Кристаллическая решетка алмаза Природные органические ископаемые, в которых преобладает углерод в состоянии зр2гибридизации, рождаются в основном из растительного материала и накапливаются в таких условиях, когда из остатков разложения удаляются преимущественно кислород, часть водорода и углерода и происходят превращения, в результате которых формируются твердые горючие ископаемые торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит. Он состоит из плоских ароматических слоев, расположенных параллельно друг другу, обладает проводимостью, обусловленной подвижностью кэлектронов. Рисунок 1. Кристаллическая решетка графита Помимо алмаза и графита, устойчивых форм углерода, обнаруженных в природных условиях и получаемых из углеродных материалов при высоких температурах и давлениях, установлено существование еще двух форм карбина и фуллерена. В карбине углерод находится в состоянии эргибридизации, при которой 2б и 2р электроны образуют ацетиленовые связи, а остающиеся 2р электрона создают 2лсвязи ССП 2. Он может существовать в двух формах полиена акарбин и кумулена Ркарбин. Его удалось получить из полихлорвинила. Как было установлено 4, линейные нейтральные молекулы Сп при п2 наблюдаются в насыщенных парах над графитовым материалом при К. Это было показано методами ИК и УФспектроскопии в видимой части спектра, а также при исследовании спектров электронного парамагнитного резонанса. Наиболее устойчивой формой углерода в Бр2
кгк1юэосо
СНСН 3. Их содержание составляет примерно 0. При испарении лазерным лучом в пульсирующем, особенно сверхзвуковом, гелиевом газовом потоке их количество увеличивается примерно до . Установлено, что до Св одновременно с полиацетиленовой структурой наблюдается кумуленовая ССП. Выше С6 образуются моноциклические кольца в основном от С3 до С, представляющие собой нерегулярные полигоны многоугольники. Масспектромегрическис исследования углеродных кластеров Сп п от 2 до показали, что распределение ионных сигналов по значениям п имеет бимодальный характер. При п всплеск сигнала наблюдается с периодичностью через каждые четыре атома п . Для п пиков на масспектрограмме не наблюдается. Самый большой пик, превышающий находящиеся рядом более чем в раз, регистрируется при п и второй меньшей высоты при п. Исследование Сбо показало, что он имеет структуру, соответствующую футбольному мячу, относительно инертную к Ы, С и СО. Ряд описываемых молекул, в первую очередь Сбо и С7о в примерном соотношении 41, получил название бакминстерфуллерен в честь изобретателя геодезического купола Р. Бакминстера Фуллера или бакиболфутболен. Последнее название связано с аналогией с футбольным мячом. Предлагается также название фоллен или карбосикозаэдрон. Структура Сбо из пяти и шестикольчатых соединений, теоретически допустимых в соответствии с теорией резонанса, показана на рисунке 1. Она содержит шестичленных колец и пятичленных, образующих замкнутую квазисферическую оболочку. Подобная структура наблюдалась при электронномикроскопическом исследовании продуктов гетерогенной графитации. Предположение о том, что видимые в электронном микроскопе сферические частички являются зародышами фуллеренов высказано в 5. Рисунок 1. Основное принципиальное отличие фуллеренов от графита
заключается в том, что у графита Бр связи расположены двумерно, а у фуллерена они криволинейны в трехмерном объеме. Это обстоятельство определяет отличия в свойствах вещества 6. Особо следует отметить изотропность и полую структуру фуллеренов, наиболее выраженную у С6оРентгеноструктурные исследования фуллеренов показывают, что на рентгенограмме не наблюдается дифракционный пик 0, т. При кристаллизации Сво из растворов или из газовой фазы через нескомпенсированные внешние связи или силы ВандерВаальса образуются молекулярные кристаллы с кубической гранецентрированной решеткой, параметр решетки а1. При этом фуллерен в твердом состоянии называется фуллерит рисунок 1. Существуют условия кристаллизации, при которых можно получить гексагональную объемноцентрированную решетку, причем кубическая более стабильна 7. После обработки высоким давлением фуллерит приобретает твердость, превышающую твердость алмаза в несколько раз 8. Радиус молекулы С составляет 0.