Разработка процессов получения углеродных материалов на основе гидратцеллюлозных волокон, исследование их свойств и области применения

• Автор: Удальцова, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Состояние мирового рынка углеродных волокон

1.2 Классификация углеродных волокон.

1.3 Основные технологические факторы, определяющие свойства карбонизованных, графитированных и активированных углеродных материалов на основе ПД.

1.3.1 Характеристика исходных волокон.

1.3.2 Предварительная обработка исходных волокон

1.3.3 Температурновременной режим получения

1.3.4 Активирующие агенты.

1.3.5 Модификация.

1.3.6 Аппаратурное оформление процессов получения.
1.4 Использование активированных углеродных материалов в каталитических процессах
1.5 Цели и задачи работы.
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований
2.2 Методы исследований
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН С РАЗНЫМ ДИАМЕТРОМ, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ.
3.1 Получение и изучение свойств углеродных волокнистых материалов с разным диаметром исходных филаментов.
3.2 Изучение влияния диаметра исходного волокна на формирование пористой структуры активированных волокон. Свойства разработанных сорбентов
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКИМ ВЫХОДОМ.
4.1 Получение углеродных волокнистых материалов с применением солей фосфорной кислоты. Использование разработанных материалов
в композитах
4.2 Разработка режимов активации углеродных материалов. Изучение
ч. свойств активированных материалов и возможности применения в
качестве сорбентов ртути
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ ТЕРМОСТОЙКИХ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.
5.1 Разработка схем получения термостойких сорбентов
5.2 Модификация активированных материалов.
5.3 Изучение процесса каталитического окисления органических соединений.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


США/кг, графитиро-ванный материал - - долл. США/кг; активированный материал - до 0 долл. США/кг. Это выше цены на аналогичную продукцию зарубежом. Кроме того, российские производители имеют значительно более узкий ассортимент УВМ [-]. Сложившаяся ситуация заставляет производителей УВМ в СНГ искать способы удешевления своей продукции, заниматься поиском новых областей применения и, следовательно, новых потребителей, что требует постоянного расширения ассортимента выпускаемых УВМ. В настоящее время нет какой-то единой классификации углеродных волокон, но можно предположить, что в ее основе могут лежать физико-мсханические показатели УВ, способ их получения, конечная температура термообработки (КТТО), распределение пор по размерам, области применения, текстильная форма и т. Углеродные волокна, полученные по второму способу, хотя и обладают уникальными физико-механическими характеристиками, имеют узкие специализированные области применения - сорбция, создание на их основе углерод-углеродных и углерод-металлических композиционных материалов. Процесс получения таких волокон сложен и определяется специфическим механизмом гетерогенного катализа, а полученные УВ обладают ограниченной длиной []. В качестве исходных материалов (прекурсоров) для получения УВ могут быть использованы различные волокна: натуральные, искусственные, синтетические. Однако большинство из них не удовлетворяет предъявляемым требованиям, основные из которых - высокое содержание углерода, высокая степень его конверсии в УВ, неплавкость или легкость ее придания, высокий выход готового продукта. ПАН), ГЦ-волокна и пеки (мезофазные и изоморфные). Элементный состав прекурсоров и степень конверсии углерода в УВ приведена в табл. Между УВ на основе ПАН, ГЦ и пеков имеются существенные различия в структуре и механических свойствах, поэтому обычно специально указывается на какой основе получены волокна. УВ на основе ГЦ-волокон обладают высокой эластичностью, гибкостью, способностью к активации, соответствием санитарно-гигиеническим и токсикологическим требованиям [-]. Кроме того, получение волокон из гидратцеллюлозы основано на возобновляемой сырьевой базе. Однако производство самих ГЦ-волокон в настоящее время испытывает определенные трудности: процесс получения ГЦ-волокон является многостадийным, энер-го- и материалоемким, вызывает существенные экологические затруднения. В работе [] указаны возможные направления развития производства вискозных волокон, позволяющие им оставаться конкурентоспособными и в будущем. Таким образом, разработки в области получения У В на основе ГЦ-волокон по-прежнему представляют значительный интерес и являются перспективными. Применение ПАН-волокон в качестве прекурсоров характеризуется рядом преимуществ по сравнению с другими исходными волокнами. Прежде всего, ПАН-волокна по объему выпуска занимают одно из первых мест среди химических волокон, технология их производства достаточно совершенна и позволяет получать разнообразный ассортимент волокнистых материалов. УВ. К недостаткам этого способа получения УВ относится выделение синильной кислоты в процессе термообработки ПАН-волокна. Преимущества процесса получения УВ из нефтяного пека по сравнению с ПАН- и ГЦ-волокнами рассмотрены в работах [-]. Это прежде всего высокий выход углерода, сокращение числа стадий приготовления волокнообразующего вещества, сокращение количества и опасности стоков и вен-твыбросов за счет способа формования волокна из расплава. Однако процесс получения исходного пекового волокна является сложным, и, по мнению автора [], готовые У В содержат канцерогенные вещества, что ограничивает их области применения, в частности, в медицине. Во многих случаях УВ характеризуются конечной температурой термообработки. УВ (КТТО выше °С, содержание углерода свыше %). При такой классификации все волокнистые УМ можно разделить на две большие группы: карбонизованные (угольные) и графитированные, или низко- и высокотсмпературнообработанные. В особую группу следует выделить активированные углеродные волокна. КТТО 0-0°С, т.