Способ подготовки пробы углесодержащего связующего вещества к термическому анализу

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик. С 01 М 33/42 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 23,05.82 2) АвторызобретенИ.Б н и Н.А.Лапина 71) Заявите) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГ СВЯЗУЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА КТЕРМИЧЕСКОМУ АНАЛИЗ ам к и т,п.Для режимо указан зующих и Изобретение относится к мет нализа углеродсодержащих связ их веществ: каменноугольных и яных пеков, смол, битумов, ма выбора наиболее оптическихв переработки и использования ных материалов,в качестве свяпропитывающих и уплотняющих веществ в технологии производства электродов и конструкционных углеграфитовых материалов, электро- угольных 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 т.п,).Одним из важнейших методов исследования указанных веществ является термический анализ с использованием для его осуществления пирометра Курнакова или дериватографа системы .Ф.Паулик 11.Однако при проведении термического анализа связующих сталкиваются с их интенсивным вспучиванием и вытеканием из тигля, что приводит к искажению записи хода кривой ДТГ, Во избежение этого многими исследователями используются различные инертные наполнители, предварительно смешиваемые с исследуемым веществом в разных пропорциях. В качестве таких наполнителей применяют АР 03, 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 связующего.Так, при исследовании кинетики пиролиза высокотемпературного пека НТМК для предтвращения выброса пека из тигля дериватографа к навеске пека добавляли 100-150 ИаСГ, влияние которого на процесс пиролиэа относительно 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 личными температурами размягчения ,(Тр,) 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 лательно (2),При исследовании методом ДТА (пирометр Курнакова) каменноугольного пека (Тр, 80 С) с использованием в каочестве наполнителей кокса КНПС, природного 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 интервалер причем природный графит в 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 иинертныхф добавок говорят о том что полученные в таких условиях кривые ДТА и ДТГ не отражают действительного характера разложения связующего. При необходимости повторения анализа нужно строго выдерживать как величину навески исследуемого вещества, так и соотношение связующее-наполнить, ибо в противном случае характер термоэффектов будет 55 различным 3.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 зависимости показаний гальванометраот температуры,Опыт использования предварительнопокрытых пленкой пироуглерода в кипящем слое частиц кокса в качественаполнителя при проведении с помощьюдериватографа многочисленных анализов различных связующих веществ(каменноугольные и нефтяные пеки разных коксохимических и нефтеперерабатывающих заводов) позволяет сделатьвывод, что указанные частицы действительно являются инертными по отношению к связующим ввиду отсутствияоткрытой пористости, Использованиетаких частиц исключило вспучиваниеи вытекание связующего из тигля дериватографа, а также взаимодействиесо связующим вследствие малой величины их удельной поверхности, определяемой (ввиду приближения ихформы к сферической) только их размером (диаметром), а также специфичности этой поверхности (коэффициент шероховатости которой равенпрактически 1).П р и м е р 1. Пек с Тр -- 70 С(Киш) в количестве 0,5 г смешивают в соотношении 1:1 с различныминаполнителями. Исходный пек и полученные смеси (смесь А:АВО+пек 1сМесь Б:КНПС+ пек; смесь В:кокс КНПС,покрытый пируглеродом (кокс Пу)+пек) подвергают термическому анализу на дериватографе в следующихоусловиях: скорость нагрева до 900 С 10 С/мин; чувствительность гальванометров ДТА и ДТГ - 1/5 от их максимальной чувствительности(110 А/мм), В качестве эталона вслучае исходного пека используюткокс ПУ, а для смесей - соответствующий наполнитель. Опыты проводятв атмосфере гелия, подаваемого соскоростью 15 л/ч. Смесь гелия свыделяющимися продуктами деструкцииудаляют из реакционного объема специальным насосом.Из кривых ДТА и ДТГ (фиг.1),следует, что вследствие вспучиванияисходного пека и частичного выбросаего из тигля, произошло искажениезаписи кривой ДТГ в интервале температур 500-900(фиг, 1, поз. 1) .Для смесей подобного искаженияне наблюдается. Однако ход кривыхДТА и ДТГ для смесей А и Б соответствует. таковому для исходного пека(поз.2,2 и 3,3), что, очевидно,связано с взаимодействием пека суказанными наполнителями в процессенагрева. В случае смеси В кривыеДТА и ДТГ полностью совпадают с таковыми для исходного пека, причем930121 Формула изобретения ь Т-ра,ход кривой ДТГ в этом случае не на" рушен.П р и м е р 2. С целью выяснения влияния количества наполнителя на воспроизводимость опыта проводят"термический анализ сМесей пека с МО5 и коксом ПУ в соотношении 1:1 и 1:2 (фиг.2). Условия проведения анализа аналогичны.:примеру 1.Увеличение количества АУО ведет к резкому изменению характера тепло вых эффектов (поз.1 и 2) и некоторому изменению хода кривых ДТГ (поз.1.и 2), что не наблюдается в случае использования частиц кокса, покрытых слоем пироуглерода. 15 Способ подготовки пробы углеродсодержащего связующего вещества к термическому анализу путем смешивания образца углеродсодержащего связующего с наполнителем, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с цеЛью предотвращения физико-химического взаимодействия связующего с наполнителем,в качестве последнего используютчастицы кокса или графита, предварительно покрытые слоем пироуглерода. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Копелиович Л.В., Мочалова Ь.В,Химия твердого топлива. 1968, В 6,с, 25.2, Ощепкова Н,В Куштуева Н.В.;Сборник "Методы и аппаратура для исследования свойств углеграфитовыхматериалов и углеродного сырьяфМ., Цветметинформация, 1969, с. 45.3. Зайцев С.С., Филимонов В.А.,Багров Г.Н. Сборник фКонструкционные материалы на основе графита",М., "Металлургия", 1969, 9 4, с.29.9301 г 1 с ПУ+ тек НокспЧф пвк 1: рОу+лек 1:8 Яфу век И ЮОУО Фиа Составитель М.Бабминдрактор Т.Киселева Техред М, Рейвес Корректор О,БиТираж 883 Государственног елам изобретени Москва, Ж,Подписио комитета СССРй и открытийРаушская наб., д, 4