Способ подготовки пробы углесодержащего связующего вещества к термическому анализу

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.03. 73 (21) 1902285/23-26 1311М. Кд З. С 01 М 3.3/42 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230582. Бюллетень г (9- 19

f53) УДК 691.16 (088. 8) Дата опубликования описания 23.05.82 (72) Авторы изобретения

Г.И.Бутырин и Н.A Ëàïèíà (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО

СВЯЗУЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА К ТЕРМИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Изобретение относится к методам анализа углеродсодержащих связующих веществ: каменноугольных и нефтяных пеков, смол, битумов, мастик и т.п.

Для выбора наиболее оптических режимов переработки и использования указанных материалов,в качестве связующих, пропитывающих и уплотняющих веществ в технологии производства электродов и конструкционных углеграфитовых материалов, электроугольных изделий в промышленности стройматериалов, в дорожном строительстве и т.д, необходимо знать их структуру и ряд физико-химических свойств (молекулярный вес, элементарный и компонентный состав, температуру размягчения, вязкость, коксовый остаток, степень ароматизации и т.п.).

Одним из важнейших методов исследования указанных веществ является термический анализ с использованием для его осуществления пирометра Курнакова или дериватографа системы .Ф. Паулик (1 ).

Однако при проведении термического анализа связующих сталкиваются с их интенсивным вспучиванием и вытеЮ канием из тигля, что приводит к искажению записи хода кривой ДТГ. Во избежение этого. многими исследователями используются различные инертные наполнители, предварительно смешиваеьые с исследуемым веществом в разных пропорциях. В качестве таких наполнителей применяют АС О3, кварцевый песок, нефтяные или пековые прокаленные и непрокаленные коксы, природный и искусственный графиты и др. порошкообразные вещества, которые хотя и называются инертными но в действительности таковыми не являются из-за наличия большой пористости и развитой удельной поверл. ности или. взаимодействия с материалом остатка при повышенных температурах анализа. Кроме того, сорбированный развитыми поверхностями таких наполнителей кислород воздуха при их хранении или в процессе приготовления смесей во времени проведения анализа при нагреве десорбируется, и вступая во взаимодействие с исследуемым веществом или продуктами его разложения, также искажает истинную картину термической деструкции

30 связующего.

930121

Так, при исследовании кинетики пиролиза высокотемпературного пека

НТМК для предтвращения выброса пека из тигля дериватографа к навеске пека добавляли 100-150% NaCC, влияние которого на процесс пиролиза от,носительно невелико. Однако с этим нельзя согласиться при анализе приведенных в работе кривых ДТА и ДТГ.

На основании данных по исследованию каменноугольного пека ММК с раз- 0 личными температурами размягчения ,(Т .) методом ДТА на специально раз работанной установке с Использованием в качестве инертных добавок песка естественного графита, кварца и 15 прокаленного кокса отмечается, что присутствие любой из этих добавок приводит к резкому возрастанию температур всех термоэффектов и, следовательно, присутствие в пеке их неже- у0 лательно (2 ) .

При исследовании методом ДТА (пирометр Курнакова) каменноугольного пека (Т р, 80 С) с . использованием. в као честве наполнителей кокса КНПС, при-. 25 родного графита и кварцевого песка было показано, что характер термодеструкции пека в смеси зависит от природы вводимого наполнителя (3) .

Так, коксы и графит способствуют реакциям уплотнения веществ, содержащихся в пеке. Этот процесс протекает с выделением тепла. в широком температурном интервале причем природный графит s большей степени способствует протеканию реакций уплотнения. Кварцевый песок является инертным наполнителем. Однако сравнение приведенных дифференциальных кривых нагрева,для чистого пека и в смеси (1:1 5) с кварцевым песком, коксом 40

КНПС и графитом подтверждает правильность о нежелательности введения и песка.

Таким образом, опыт работы на дери ватографе с использованием различных 45

"инертных" добавок говорят о том, что полученные в таких условиях кривые ДТА и ДТГ не отражают действительного характера разложения связую- . щего. При необходимости повторения 50 анализа нужно строго выдерживать как величину навески исследуемого вещества, так и соотношение связую щее-наполнить, ибо в противном случае характер термоэффектов будет различным (3J.

Цель изобретения - предотвращение физико-химического взаимодействия связующего с наполнителем.

Поставленная цель достигается тем,60 что согласно способу подготовки пробы.связующего вещества к термичес кому анализу путем смешивания указанной пробы с наполннтелем, в качестве последнего используют частицы кокса или графита, предварительно покрытые слоем пироуглерода.

На фиг.1 и 2 показаны графики за-. висимости показаний гальванометра от температуры.

Опыт использования предварительно покрытых пленкой пироуглерода в кипящем слое частиц кокса в качестве наполнителя при проведении с помощью дериватографа многочисленных анали зов различных связующих веществ (каменноугольные и нефтяные пеки разных коксохимических и нефтеперерабатывающих заводов) позволяет сделать вывод, что указанные частицы действительно являются инертными по отношению к связующим ввиду отсутствия открытой пористости. Использование таких частиц исключило вспучивание и вытекание связующего из тигля дериватографа, а также взаимодействие со связующим вследствие малой величины их удельной поверхности, определяемой (ввиду приближения их формы к сферической) только их размером (диаметром), а также специфичности этой поверхности (коэффициент шероховатости которой равен практически 1).

Пример 1. Пек с Тр =70 С (Киш) в количестве 0,5 r смешивают в соотношении 1:1 с различными наполнителями. Исходный пек и полученные смеси (смесь A:АВ О +пеку сМесь Б:КНПС+ пеку смесь В:кокс КНПС, покрытый пируглеродом (кокс Пу)+ пек) подвергают термическому анализу на дериватографе в следующих о условиях: скорость нагрева до 900 С10 C/ìèí; чувствительность гальванометров ДТА и ДТГ - 1/5 от их максимальной чувствительности (1 10 А/мм) В качестве эталона в случае исходного пека используют кокс Пу, а для смесей — соответствующий наполнитель. Опыты проводят в атмосфере гелия, подаваемого со скоростью 15 л/ч. Смесь гелия с выделяющимися продуктами деструкции удаляют из реакционного объема специальным насосом.

Из кривых ДТА и ДТГ (фиг.1), следует, что вследствие вспучивания исходного пека и частичного выброса его из тигля, произошло искажение записи кривой ДТГ в интервале температур 500-900 © (фиг. 1, поз. 1) .

Для смесей подобного искажения не наблюдается. Однако ход кривых

ДТА и ДТГ для смесей A и Б соответствует. таковому для исходного пека (поз.2,2 и 3,3), что, очевидно, связано с взаимодействием пека с указанными наполнителями в процессе нагрева. В случае смеси В кривые

ДТА и ДТГ полностью совпадают с таковыми для исходного пека, причем

930121

Формула изобретения

ОксТпек Н аи+пек t-1

7 0д+ пек И

llew исл.

0 -pa, С

300

Фи@! ход кривой ДТГ в этом случае не нарушен ..

Пример 2. С целью выяснения влияния количества наполнителя на воспроизводимость опыта проводят"термический анализ сМесей пека с М О 5 и коксом ПУ в соотношении 1:1 и 1:2 (фиг.2). Условия проведения анализа аналогичны. .примеру 1.

Увеличение количества ACRO ведет к резкому изменению характера тепло- 10 вых эффектов (поз.1 и 2) и некоторому изменению хода кривых ДТГ (поз.1.и 2), что не наблюдается в случае исполь зования частиц кокса, покрытых слоем пироуглерода. 15

Способ подготовки пробы углеродсо- о держащего связующего вещества к термическому анализу путем смешивания

Ф с

3 ь образца углеродсодержащего связующего с наполнителем, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с цеЛью предотвращения физико-химического взаимо» действия связующего с наполнителем, в качестве последнего используют частицы кокса или графита, предварительно покрытые слоем пироуглерода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Копелиович Л.В., Мочалова Ь.В.

Химия твердого топлива. 1968, В 6, с. 25.

2. Ощепкова Н.В., Куштуева Н.В.;

Сборник "Иетоды и аппаратура для исследования свойств углеграфитовых материалов и углеродного сырья" °

М., Цветметинформация, 1969, с. 45.

3. Зайцев С.С., Филимонов В.А., Багров Г.Н. Сборник "Конструкционные материалы на основе графита", М., "Металлургия", 1969, 9 4, с.29.

930121 ксЯ+иен f:g

НоксПЧ+ лвк 1: f

41рРу+лек 1:2

500 70

Фиа 2

f00.Заказ 3456/55 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М.Бабминдра

Редактор T.Êèñåïåâà Техред М. Рейвес Корректор О.Билак