химический каталог




Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)

Автор главный редактор В.А.КАБАНОВ

р., ЕР (easy processing) — легкая обрабатываемость], а третья буква — на способ ее производства [С (channel) — канальная, F (furnace) — печная, Т (thermal) — термическая]. Буквы HS и LS в обозначении нек-рых саж указывают на их структурность: в первом случае — высокую (high structure), во втором — низкую (low structure).

В 70-х гг. начали применять также классификацию ASTM, согласно к-рой сажу подразделяют на типы в зависимости от ее влияния на скорость вулканизации: N (normal) — нормальная, S (slowly) — замедленная. Приводимая в обозначении первая цифра представ

ляет собой порядковый номер в таблице, в к-рой сажи расположены по возрастанию диаметра их частиц [напр., саже типа SAF (диаметр частиц 11—19 нм) присвоен номер 1, саже типа HAF (26—30 нм) — номер 3]; две другие цифры косвенно характеризуют структурность сажи; напр., низкоструктурной саже HAF-LS присвоен индекс 26, высокоструктурной HAF-HS — индекс 47.

Строение. По степени кристалличности сажа занимает промежуточное положение между кристаллич. графитом и аморфным углеродом; ее часто называют турбостратической (неупорядоченно-слоевой) формой углерода. Частицы сажи, имеющие приблизительно сферич. форму и связанные между собой в первичные агрегаты, состоят из параллельно-слоевых пакетов (кристаллитов), образованных обломками графитовых плоскостей (слоев), беспорядочно расположенных вокруг общей для всех слоев нормали. Слои кристаллитов сажи образованы правильными спаянными шестиугольниками (гексагонами), в вершинах к-рых на расстоянии 0,142 нм (1,42 А) Друг от друга находятся атомы углерода. Кристаллиты упакованы в частице сажи беспорядочно; степень упорядоченности в их расположении увеличивается в направлении от центра частицы к ее поверхности.

Расстояние между слоями в кристаллите сажи значительно больше, чем в кристалле графита [соответственно 0,345—0,370 и 0,335 нм (3,45—3,70 и 3,35 А)]. Кристаллиты большинства типов сажи состоят из 3— 5 слоев, ацетиленовой сажи — из 6—8 слоев. Их размеры вдоль плоскости слоя 1,5—3,0 нм (15—30 А), перпендикулярно плоскости слоя 1—2 нм (10—20 А). Среднее число кристаллитов в частице колеблется от 1600 для наиболее дисперсных до 5,4-106 для наименее дисперсных (термических) саж.

Наряду с кристаллитами в частице сажи имеются единичные слои и не входящий в структуру слоя или кристаллита так наз. неорганизованный углерод (гл. обр. в виде углеводородных цепей, связанных с краевыми атомами кристаллитов и единичных слоев). Неполная валентная насыщенность краевых углеродных атомов обусловливает связь кристаллитов непосредственно друг с другом или через боковые углеводородные цепи. Краевые атомы поверхностного слоя частицы сажи являются активными центрами, в частности центрами окислительных процессов, приводящих к образованию на поверхности частиц различных химич. групп. Нагревание сажи при темп-ре ок. 3000 °С (графитирование) ослабляет связи между кристаллитами, увеличивая их подвижность. При этом мелкие кристаллиты срастаются в более крупные, повышается степень упорядоченности в их расположении и уничтожаются поверхностные химич. группы и активные центры. Графитированная сажа уже не является активным наполнителем и по свойствам приближается к графитовому порошку.

Элементарный состав. Кроме углерода, сажа содержит (табл. 2) водород, серу, к-рые переходят в сажу из сырья и распределены по всему объему частицы, кислород, к-рый связывается с сажей при ее окислении, концентрируясь преимущественно в поверхностном слое частицы, а также минеральные вещества, к-рые могут попадать в сажу при охлаждении саже-газовой смеси промышленной водой.

Свойства. Усиливающее действие сажи на каучук определяется в основном след. ее свойствами: 1) дисперсностью, к-рая характеризуется величиной частиц сажи, ее уд. поверхностью и так наз. уд. числом частиц; 2) шероховатостью; 3) структурностью; 4) уд. активностью (энергией поверхности).

Величина частиц. Поскольку промышленная сажа состоит из частиц разных размеров, для характеристики их диаметра пользуются тремя средн

о

Минеральный остаток

Таблица 2. Элементарный состав сажи наиболее распространен' пых типов (% по массе)

<0,1 <0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 0

94,8 94,7 97,3 98,6 98,9 98,4 99,0 99,3

0,9 0,9 0,5 0,4 0,4 0,7 0,5 0,5

4,3 3,8 1,2 0,4 0,6 0,3 0,1 0,1

<0,1 0,6

0,8 0,4 <0,1

Р.-4 0,3

<б,1

Тип сажи

0,1

п - D - ап'ра< п - л/

7ТГ 5а = AT N0 со„

ДГ-100 ДМГ-80 ПМ-75 . ПМ-50 . ПГМ-33 ПМ-3 0В ПМ-15 . ТГ-10 .

кую прочность первичных агрегатов. Особенно благоприятны для образования агрегатов условия печного процесса при использовании жидкого сырья.

Структурность сажи характеризуют так наз. «масляным числом» (см. табл. 3) — объемом (в мл) или массой (в г) дибутилфталата или льняного масла, абсорбированным 1 г (или 100 г) сажи при ее легком растирании с этими веществами до образования «лепешки».

Сажи с высокой структурностью быстрее и лучше, чем низкоструктурные, распределяются в резиновой смеси при ее изготовлении, улучшают обрабатываемость смеси при ее каландровании и шприцевании, снижают усадку, повышают модуль резин, но уменьшают их эластичность и сопротивление разрастанию трещин. Крупные первичные агрегаты затрудняют гранулирование сажи.

Первичные агрегаты, соприкасаясь, образуют менее прочные вторичные; прочность последних повышается с увеличением шероховатости частиц сажи. При достаточно высоком содержании сажи в резиновой смеси вторичные агрегаты могут образовывать сетчатую сажевую структуру, обусловливающую электрическую проводимость резин. Наибольшая электрическая проводимость характерна для резин, содержащих ацетиленовую сажу.

Удельная активность сажи (средняя активность, или энергия, 1 м1 поверхности) зависит от концентрации и типа активных центров и химич. групп на поверхности ее частиц. Ребра и углы кристаллитов, инородные атомы и группы (в том числе возникающие в результате окисления), внедренные в углеродный скелет, и др. искажения решетки кристаллита образуют активные центры поверхности. Мерой энергии этих центров может служить дифТипичные кривые зависимости дифференциальных теплот адсорбции низкомолекулярного углеводорода от степени заполнения поверхности сажи: 1 — активная сажа с неоднородным распределением энергии поверхности; 2 — неактивная сажа

(графитированная) с практичеСтепень заполнения поверхности ски однородным распределенисажи адсорбатом ем энергии поверхности.

ференциальная теплота адсорбции, к-рая выделяется при постепенном заполнении поверхности сажи низко-молекулярным углеводородом (адсорбатом). Взаимодействие первых порций адсорбата с наиболее активными центрами сопровождается выделением наибольших теплот адсорбции. По мере заполнения поверхности сажи адсорбатом значения теплот адсорбции уменьшаются. На участках поверхности сажи, занятых «нормальными» слоями, теплоты адсорбции мало отличаются от теплот конденсации адсорбата в данных условиях. По значениям дифференциальных теплот адсорбции и по форме кривой их зависимости от степени заполнения поверхности сажи молекулами адсорбата (рисунок) можно судить об уровне энергии активных центров и их распределении по поверхности частиц сажи. Как правило, удельная активность сажи возрастает с повышением ее дисперсности. Так, средние значения теплот адсорбции бутена-1 при заполнении 5% поверхности сажи типа ПМ-100, ПМ-75 и ПМ-50 составляют соответственно 42; 38,5 и 33,9 кдж/моль (10; 9,2 п 8,1 ккал/молъ).

На поверхности сажи имеются свободные (неспарен-ные) электроны, к-рые только частично связаны с активными центрами. Обнаруженные на поверхности сажи гидроксильные (фенольные) и карбонильные (хинонные) группы образуются на ранних стадиях окисления; более глубокое окисление ведет к образованию лактонных и карбоксильных групп, последующая декарбоксилация обусловливает шероховатость сажи. Наличие в саже карбоксильных групп понижает рН ее водной суспензии (см. табл. 3), что влечет за собой замедление вулканизации резиновых смесей.

Применение. Сажу применяют в производстве большинства резиновых изделий. Выбор типа сажи и степени наполнения определяется ее влиянием на свойства резиновой смеси и условиями эксплуатации готового изделия.

Ассортимент углеродных саж претерпел существенные изменения после второй мировой войны. В предвоенные и военные годы единственной активной сажей для резины была канальная, изготовляемая из природного газа; в 1942 объем производства этой сажи в США составлял 90% от общего выпуска сажи. После войны наметились след. основные тенденции.

1. Природный газ вытесняется жидким сырьем, гл. обр. нефтяного происхождения, что обеспечивает организацию производства сажи в странах, не имеющих собственных источников газа. Дешевизна и легкая транспортабельность жидкого сырья обусловливает перевод производства сажи на это сырье и в богатых газом странах.

2. Широко внедряется печной способ производства сажи, позволяющий на одном типовом технологич. оборудовании, при изменении параметров процесса, производить сажу с различными свойствами. Благодаря применению печных саж из жидкого сырья стало возможным освоение новых синтетич. каучуков, в частности стереорегулярных бутадиеновых (см. Бутадиеновые каучуки).

В 1971 производство сажи в капиталистич. странах составляло (в тыс. т): США — 1372, Япония — 288, Великобритания — 283, ФРГ — 281, Франция — 176, Италия — 123, Нидерланды — 110.

Таблица 3. Свойства сажи наиболее распространенных типов

я я

sa;

Ss.« а ее С;

8 5я" и s oj'o as га

Уд. геометрич. поверхность Sj м2/кг (м'/г)

Уд. адсорбционная поверхность, Sa, м/'кг

В!

о я

ч 5 св

о »

? к

я ^>

Насыпная масса, г/см3

Q. СО

ПК

о я я «ч я

Объемное число, м3/кг (см3/г)

до гранулирования

SS

о

«я ° 5

и 2

я

ДГ-100

ДМТ-80

ПМ-75

ЛМ-5 0

ПГМ-33

ПМ-ЗОВ

ПМ-15

ТГ-10

30 34 35 48 70 81 130 210

50-33-30-15-10100-Ю3 (100) 80-Ю3 (80) 75-10» (75) •103 (50) • 10»(33) ? 103 (30) •10» (15) ?103(10)

130 90^ 73. 40. 33. 27-12-1110s (130) 103 (90) Ю»(73) 10» (40) 10» (33) 10»(27) Ю3 (12) 10» (11)

1,3

страница 98
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291

Скачать книгу "Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)" (22.63Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
номера домов таблички
автосервис на полежаевской
мультимедийный проектор прокат
автомобиль бизнес класса заказать в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)