Из этого выражения так же следует, что для наиболее тонкодисперсных капилляров процесс заполнения волокнистого каркаса идёт наиболее эффективно.




Если это условие для среднетемпературного пека не выполняется, то безусловно применение только высокотемпературного пека. Если это условие не выполняется и для высокотемпературного пека, то проведение карбонизации допустимо только по схеме изостатического процесса в расплаве пека.

Однако при проведении изостатической карбонизации выход кокса возрастёт как это показано на рис. 29.

Рис. 29. Зависимость изменения плотности от давления при карбонизации при изостатическом проведении процесса.

Давление среды сдвигает равновесие реакций, протекающих с образованием летучих продуктов в сторону уменьшения мольного объёма продуктов реакции (принцип Ле – Шателье). Если при карбонизации выделяются углеводороды, например, простейший из них метан, то константа равновесия реакций при повышенном давлении резко увеличится.

В итоге в составе газовых продуктов реакции остаётся только водород из всех ранее выделяющихся углеводородов.

В главном именно в этом заключаются экологические особенности процесса, а именно, газовыми продуктами реакции оказываются простейшие и наиболее горючие и взрывоопасные в смеси с воздухом газы, обогащённые водорододом до 90 %. При разгерметизации оснастки они мгновенно самовозгораются при контакте с воздушной средой.

Наиболее известными материалами, полученными по этой технологии являются материалы, марок Десна, 4КМС и Эра.§ 4. Физико-химические основы формирования углеродной матрицы в поровом объёме углеродных волокнистых структур при применении газообразных углеводородов для формирования углеродной матрицы.

Газообразные углеводороды на углеродной поверхности адсорбируются с определённой константой равновесия процесса «адсорбция – десорбция». В мериод адсорбированного состояния молекулы углеводорода пиролизуются с образованием других видов углеводородов или твёрдого углерода и газообразных углеводородов или водорода по общей схеме.

С твердой поверхности +СН4®С2Н6®С2Н4®С2Н2®С6Н6®…С24Н18®СnHm

           
     
 


C твёрдый + Н2

 

Причём скорость процесса образования углеродных осадков на поверхности

где Кс – константа скорости образования, см/сек;

q - доля поверхности, покрытая адсорбированным газообразным углеводородрм (метаном).

где даны соответствующие константы равновесия адсорбционных процессов для метана (пример углеводорода) и водорода («паразитный» процесс адсорбции, препятствующий целевому процессу). Концентрация метана по глубине поры устанавливается из равновесия конкурирующих процессов молекулярной диффузии в поровом объёме газа и его текущем разложении на боковых поверхностях стенок капилляров.

где КD – коэффициент диффузии в открытом цилиндрическом капилляре;

КS – константа скорости реакции по Аррениусу ;

2/r – отношение поверхности цилиндрической поры к её объёму;

Х – расстояние по длине пору от центра детали; L -Х, соответственно, расстояние от устья поры;

Решение этого уравнения известно в виде

где W1 – первая производная скорости реакции по Аррениусу.

Из этого несколько сложного выражения следует простой вывод, что скорость заполнения порового объёма углеродными осадками будет тем меньше, чем тоньше в системе капиллярная система самих пор.

Однако на практике материалы, полученные таким образом, имеют ряд существенных положительных качеств. Наиболее известным представителем этой группы материалов является материал, марки КИМФ.

Основными продуктами этих процессов являются углеводороды, обогащённые водородом до 60 – 70 %. Взрывоопасность является их главной экологической нагрузкой для производства.

§ 5. Основное оборудование получения углеродной матрицы методом изостатической карбонизации каркасов с каменноугольным пеком.

Схема высокотемпературного изостата приведена на рисунке. Давление на заготовки, находящиеся в расплаве каменноугольного пека передаётся со всех сторон за счёт псевдожидкого поведения силикатного песка.

Траверса пресса Прессформа Теплоизоляция Пуансон Каналы для тэн`ов

 
 

 

 


Плита пресса Силикатный песок Металлический кожух Обрабатываемые заготовки

 

При проведении этого процесса принципиально важно обеспечить первоначальное расплавление пека и только затем повышать давление до штатного уровня, необходимого для «удержания» расплава пека в самых мелких порах от его «выталкивания» газообразными продуктами пиролиза (карбонизации).§ 6. Основное оборудование получения УУКМ с применение газообразных углеводородов для получения углеродных матриц методом термического градиента.

На рисунке приведена печь уплотнения пористых углеродных каркасов методом термического градиента.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-10-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: