Способ определения величин общего содержания и открытой пористости углеродных составляющих в материалах

ОПИСАН К АВТОРСКОМ ЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТ быть(46) 23,09,89, Бюл А,З,Хами-,езонан ,3 Изд ленню колических образ"вдов метоН ОБ- ИСТОС- МАТКосится 57) Из измере- я и от- материани нию величи крытой пор лов в образ углеродный де вкраплен и т п мно общего содержан стости углеродныхах (иэделиях), с материал в чистом в ий,частей, слоев,п окомпонентного ил держащих иде,в виес и компо На А едставлены экспер ости числа р(г) ов (ПЦ)для сйект рамагнитного рез а от времени С х дпя каждого абра етные кривые р(Е;1 п авис мерению ткрытой араталь ные магнитных электрон са (ЭПР)кого тра на фиг 2 процесса ержания и о ных матерна их углеродн ид, в виде слоев компо общего со сти углеро к, содержа в чистом в цент орис лов вый маог образ териа лений ес крап зитн пения - рас травл ическ еи или разц Цель учетом проникно-. ента в объемнияго ч встви ния ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Ядерный магнитный рред.проф,П,М,Бородина, ЛЛГУ, 1982, с.116,183,Руководство по определекторных свойств геологцов и насыщающих их флюдом ЯМР. РД/1070-84,54) СПОСОБ ОПРКДКЛКНИЯ ВЕЛИЩЕГО СОДКРЖАНИЯ И ОТКРЫТОЙИ УГЛКРОДНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХИАЛАХ Изобретение относится к изобретения - ув еличельности способа. эитного образца, Способ может применен в энергетике, геологии. , Цель изобретения - повьипение чувствительности способа, Измеряют.в каж- дом отдельном образце на спектро- метре электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) исходное количество парамагнитных центров (1 Щ) для характерных спектров (линий ) ЭПР углеродных материалов, затем подвергают образцы химическому травлению, периодически измеряя количество ПЦ, строят зависимость количества .ПЦ от времени химического травления и по константам кинетики изменения количест.ва ПЦ определяют содержание углеродных материалов и относительнуюпо отношению к эталону величину их открытой пористости в исследуемом образце, Предлагаемый способпозволяет устра-;, нить недостатки, связанные с многостадийностью анализа, невозможностью измерения содержания и пористостиуглеродного материала в многокомпонентных образцах, снизить нижний предел регистрации углеродного материала в образце.2 ил 1 табл.углеродного материала с изменениемвеличины начальной удельной концентрации ПЦ.Сплошные кривые (фиг,1).с указани-,ем характеристик соответствуют измеряемым параметрам кинетики ПЦ, Экспери-ментальные точки на кривых соответствуют реальным кинетикам ПЦ при травлении внешних пИроуглеродных оболочек.трех микротвэлов (МТ) - образцы1-3,Кривые 1 с, ш, и на фиг,2 описываюттри случая: и - скррость травлениязначительно больше скорости диффузии 5(проникновения) реагента в слой уг. леродного материала; ш - скоростьтравления значительно меньше скорости диффузии; К - скорость травленияи диффузии реагента сравнимы, 20Если изменение количества ПЦ в об-разце происходит только за счет изменения содержания углеродного материала без изменения его начальныхсвойств при насыщении реактивом, тоформально это соответствует кривой и,Измеряют в каждом отдельном образце на спектрометре электронногопарамагнитного резонанса (ЭПР) исходное (р,) количеству парамагнит- З 0ных центров (ПЦ) для характерныхспектров (линий) ЭПР углеродных материалов, затем подвергают образцыхимическому травлению, периодическиизмеряя количество, ПЦ от времени 35.(кинетика ПЦ) химического травлениядля каждого образца, и по констан.там кинетики ПЦ определяют относительные величины пористости и содержания углеродных материалов.Константы кинетики ПЦ определяют,описывая процесс стравливания углерода из образца функциейр(й) 1 с + б К(1-е ) (Ч- Чст-ЬС)+ 45+ростгде р(й) - число ПЦ для спектра ЭПРобразца;- исходный коэффициент объем 50ной концентрации ПЦ в об".разце до начала травления;6 К - приращение коэффициентаобъемной концентрации ПЦв образце, насыщенном химическим реагентом;а - обратная величина постоянной времени проникновения жидкого реагента в углеродный материал, пропорциональная пористости углеродногоматериала;- время;Ч , начальный объем углеродногоматериала в образце;Ч - остаточный объем углеродногоостго материала в образце после окончания процесса травления;Ь - постоянная скорости травле-нияр - число ПЦ в закрытых дляостреагента чйстях, слоях,вкраплениях углеродногоматериала, не подвергшихся .травлению;Все входящие "в уравнение параметры (1 с, бас, а, Ч, - Ч Ъ) определяются из системы соотношений на основеприведенного выше уравнения, Соответствие кинетики ПЦ, полученной эксперимертально, и детального характерафункции р(С) дает основание сопоставить измеряемым из кинетики ПЦ зависимостям р,р - р,р( ) р(О),рИ, ), ,где р - начальное количество ПЦ вообразце;р (О)- производная функции в начале травления;р (й)- производная функции в мо-.,мент окончания процессатравления;- время, соответствующее окончанию процесса травления;й , - время достижения функциейу(1) максимального эначенияфр(с ) - число ПЦ для спектра ЭПРобразца, соответствующее .времени е, (фиг.1)Окончательные результаты анализаполучаются следующим образом,Определив К, - величину Исходногокоэффициента объемной концентрации ПЦи измерив величины р, и р , получаоот фем абсолютние величийы начального иконечного объемов углеродного матеРиала в образцах Ч щ -ф и Ч-юфт,, о 1 с опт Из кинетики ПЦ определяется величина а - обратная постоянной времени проникновения жидкого реагента, пропорциональная пористости )Е исследуемо150967/- исходный коэффициентобъемной концентрации ПЦ в образце до начала травления;- приращение коэффициентаобъемной концентрации ПЦ в образце, насыщенном химическим реагентом;- обратная величина постоянной времени проникн 41-.вения (диффузии),реагента в углеродный материал, пропорциональная его пористости; 15 - время травления;в ,.начальный объем углеродного материала в образце; Расчетные параметры кинетики травления Ч - Ч , Ь,мм /ч с,1/мм АЫ ,1/ мм р р т эСТ а, У, Ч, 94, 21/ч мм мм5 0 15,6 13,9 0,0062 0,0059 0,0060 0,51 0,15 0,62 О,3 0,900,25 0,60 2,5 0,0620;85 4 0,085 25 5,0 о,о 5,80 5 "5 5,90 14,3 О,30 0,088 0026 0 135 О, 108 0,023 о,20 о,52 о,о 42 151 14,5иФВВеличины даны в единицах 3,3 х 10 ПЦ,Значение пористости 15 ОХ измеренное методом ртутнойпорометрии, принято эа эталонное эначенне при данныхэксперименталъных условиях Эксперименталъно иэмеряемые величины Ч - остаточный объем углеродостного материала в образце после окончания процесса травления;Ь - коэффициент скорости травления; р - число 11 Ц в закрытых дляостреагента .частях углеродного материала, не подвергщихся травлению;по значениям которой определяют об;щее содержание и .относительную по ртнощению к эталону величину открытой пористости углеродных составляющих;орректор Н.Борисова Производственно-издательский комбинат патент", г. Уагород, ул, Гагарина, 101 каз 5797/36НИИПИ Государ Тирак 789 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5