Методологическое обеспечение технологий конструкционных и функциональных материалов на основе углерода

• Автор: Золкин, Петр Иванович
• Шифр специальности: 02.00.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы: Углеродные конструкционные и функциональные материалы нашли широкое применение в современной технике. Уникальные свойства углеродных материалов: низкая плотность, малое сечение захвата
тепловых нейтронов, высокая температура сублимации, увеличение прочности и модуля упругости с температурой, высокая электропроводность и теплопроводность, малый коэффициент теплового расширения, высокая химическая устойчивость, низкий коэффициент трения (а если нужно, то очень высокий) обусловили их применение в машиностроении, авиации, атомной энергетике, ракетно-космической технике, в оборонной промышленности и др.
Однако, отечественная углеродная промышленность в плане качества выпускаемой продукции не всегда соответствует требованиям современной науки и техники. Одной из причин этих обстоятельств является систематическое изменение исходного сырья и необходимость постоянного изменения основных технологий его переработки. Кроме того, научные основы технологии производства материалов на основе углерода в большей степени не разработаны. Поэтому методологическое обеспечение технологии получения конструкционных и функциональных материалов на основе углерода является актуальной задачей.
Целью работы является: обеспечение технологии
производства конструкционных и функциональных материалов на основе углерода соответственными методами контроля. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
а) разработать новые и усовершенствовать существующие методы контроля и исследований свойств сырья (кокса, пека, смол, волокон, тканей и др.), полуфабриката и готовой продукции, отличающихся экспрессностыо, экологической чистотой и достоверностью;
b) исследовать поверхностные и реологические свойства наполнителей и связующих веществ, изучить их взаимодействие на границе раздела в области средних и высоких температур и различных сред с целью активного управления технологией;
c) провести комплексное исследование физико-химических, физико-механических, биологических и
морфологических свойств углеродных материалов с целью их применения в медицинской практике;
с1) освоить и внедрить в промышленность разработанные методики контроля и исследований конструкционных и функциональных материалов на основе углерода.
Научная новизна.
1.Разработана комплексная концепция управления качеством продукции в производстве углеродных материалов конструкционного и функционального назначения, заключающаяся в оптимальном сочетании контроля исходных материалов, основных технологических процессов и конечной продукции и позволившая направленно влиять на выход годного и, практически, исключить возможность выпуска продукции, не соответствующей действующей документации (брака).
2.Установлено, что нерастворимая в хинолине а 1-фракция находится в пеках только в твердом состоянии при температурах производства УМ, определены температурные зависимости реологических и поверхностных свойств пеков, что дало возможность утверждать о возможности применения к пекам современных представлений о строении жидких полимеров с широким разбросом молекулярных весов с включением твердой фазы.
3.Впервые в мировой практике определены прочностные и теплофизические свойства углеродных волокон в поперечном направлении, что позволило внести существенный вклад в современные представления об особенностях структуры углеродных волокон.

1.12. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ СМЕШИВАНИЯ ШИХТЫ
Процесс смешивания шихты (кокс-пек) контролируется техническими средствами, а качество смешивания — по специально разработанной методике. К техническим средствам относятся: весовое соотношение кокса и пека, температура пека и смешение, время смешения. Качество смешения определяется по равномерному распределению летучих веществ в пресс-массе.
А производстве средне- и крупнозернистых графитов применяется прокаленный кокс, который не содержит летучих веществ. Следовательно, содержание летучих веществ в пробе может достигать до 20%, и анализ ведется параллельно в пеке и в пресс-массе. Пек на анализ отбирают при дозировке шихты, из которой готовят пресс-массу. Определение содержания летучих веществ в пресс-массе на образцах, отобранных из разных мест, характеризует ее смешения с пеком.
Исходя из расчетов процентного соотношения пека и кокса в пресс-массе 1:5, значит, содержание летучих веществ в пресс-массе должно соответствовать, примерно, четвертой части летучих исходного пека, что и подтверждается экспериментально. Данные приведены в табл.6 /22/.
Таблица
Содержание летучих веществ в пеке и пресс-массе.
Содержание летучих, % Содержание летучих, %
в пеке в пресс-массе в пеке в пресс-массе
63,87 16,11 63,71 16
63,85 16,29 63,18 16
63,37 16,09 63,38 16
63,51 16,42 63,00 16
среднее 63,65 среднее 16,25 среднее 63,46 среднее 16