RU2057740C1 - Шихта для получения пенокерамического материала - Google Patents
Шихта для получения пенокерамического материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057740C1 RU2057740C1 SU5009688A RU2057740C1 RU 2057740 C1 RU2057740 C1 RU 2057740C1 SU 5009688 A SU5009688 A SU 5009688A RU 2057740 C1 RU2057740 C1 RU 2057740C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon microspheres
- charge
- carbon
- foamceramic
- binder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Использование: для получения пенокерамических материалов, применяющихся в качестве носителей для катализаторов, фильтров для нагретого газа, пористых электродов. Сущность: шихта включает (мас.%) углеродные микросферы 4-20, жидкое карбонизующееся связующее 13-25, мелкодисперсный порошок оксида кремния или оксида титана 55-83. Плотность 0,7-1,31 г/см3, электропроводность Х = 2-27,8 (Ом • м)- 1, пористость до 95%
Description
Изобретение относится к неорганической химии, в частности к пенокерамическим высокопористым композиционным материалам, которые могут быть использованы в качестве носителей для катализаторов, фильтров для нагретого газа и пр.
Известен способ изготовления пористого углеродного материала, состоящего из отформованной и карбонизированной в неокислительной атмосфере смеси полных углеродных микросфер со связующим, например фенольными, фурфуроловыми, эпоксидными смолами, крахмалом, взятым в количестве 4-40% от объема микросфер (прототип).
Данный пенокарбидный материал имеет небольшой удельный вес (плотность 0,05-1,00 г/см3), удовлетворительную механическую прочность (прочность на сжатие 0,5-50 МПа), обладает средними показателями электропроводности (1,6-35 (Ом · м)-1, однако характеризуется закрытым характером пор, что сдерживает область его применения.
Перед авторами стояла задача получить пенокерамический материал, обладающий требуемым комплексом физико-механических характеристик, расширить номенклатуру пористых электропроводящих композиционных материалов.
Поставленная задача решается путем использования шихты для получения пенокерамического материала, содержащей углеродные микросферы, жидкое карбонизующееся связующее и дополнительно мелкодисперсный порошок оксида кремния или оксида титана в следующем соотношении, мас. Углеродные микросферы 4-20
Жидкое карбонизую- щееся связующее 13-25
Мелкодисперсный
порошок оксида кремния или оксида титана 55-83
Количество исходных компонентов определяется необходимостью получения конечного продукта нужного фазового и химического состава. Заданный фазовый и химический состав конечного продукта определяется стехиометрическим соотношением количеств оксида металла и углерода (углеродных микросфер и связующего). Нужная пористость задается введением в шихту углеродных микросфер определенного размера. Только заявленный интервал значений компонентов шихты обеспечивает получение пенокерамического материала с требуемым комплексом физико-механических свойств. Например, увеличение содержания связующего свыше 30 мас. (а значит соответственно уменьшение содержания углеродных микросфер) приводит к потере пористости материала и ухудшению важнейших свойств, присущих пенокерамическим материалам. Недостаток связующего (меньше 15 мас.) определяет сверх нормативное увеличение количества микросфер. В результате не происходит связывания компонентов шихты, что обусловливает в конечном счете катастрофическое снижение прочности материала.
Жидкое карбонизую- щееся связующее 13-25
Мелкодисперсный
порошок оксида кремния или оксида титана 55-83
Количество исходных компонентов определяется необходимостью получения конечного продукта нужного фазового и химического состава. Заданный фазовый и химический состав конечного продукта определяется стехиометрическим соотношением количеств оксида металла и углерода (углеродных микросфер и связующего). Нужная пористость задается введением в шихту углеродных микросфер определенного размера. Только заявленный интервал значений компонентов шихты обеспечивает получение пенокерамического материала с требуемым комплексом физико-механических свойств. Например, увеличение содержания связующего свыше 30 мас. (а значит соответственно уменьшение содержания углеродных микросфер) приводит к потере пористости материала и ухудшению важнейших свойств, присущих пенокерамическим материалам. Недостаток связующего (меньше 15 мас.) определяет сверх нормативное увеличение количества микросфер. В результате не происходит связывания компонентов шихты, что обусловливает в конечном счете катастрофическое снижение прочности материала.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известна шихта для получения пенокерамического материала, содержащая мелкодисперсный порошок оксида кремния или оксида титана, жидкое карбонизующееся связующее, углеродные микросферы в заявленных интервалах значений.
Способ приготовления пенокерамического материала из предлагаемой шихты следующий.
Готовят шихту, состоящую из мелкодисперсного порошка оксида кремния или оксида титана 55-83 мас. жидкого карбонизующегося связующего 13-25 мас. и углеродных микросфер 4-20 мас. Из полученной шихты прессуют (формуют) изделия при давлении Р 1,0 МПа, отверждают их при температуре 150-160оС, карбонизуют со скоростью 100 град/час до температуры 800оС с последующей выдержкой при этой температуре до полной карбонизации (1-2 ч в зависимости от толщины (объема) изделия). При этом происходит разложение карбонизующегося связующего с выполнение карбонизованного углерода.
Затем изделия спекают при температуре 1300-1500оС с последующей выдержкой при этой температуре в течение 2-5 ч в среде азота или в форвакууме и медленно охлаждают.
Полученный продукт исследуют рентгенографическим, химическим и электронно-микроскопическим методами анализа, измеряют его плотность, электропроводность и другие физико-механические свойства. На основании результатов химанализа рассчитывают брутто-состав. Получают материал, состоящий из кислородсодержащего соединения с кристаллической решеткой, аналогичной для оксидов, углеродных микросфер и карбонизованного углерода.
П р и м е р 1. Готовят шихты, состоящую из мелкодисперсного оксида кремния (SiO2) в количестве 55 мас. фенолформальдегидной смолы 25 мас. и углеродных микросфер 20 мас.
Из полученной композиции прессуют изделие при давлении Р 1 МПа, отверждают его при температуре 150-160оС, карбонизуют со скоростью 100 град/ч до температуры 800оС и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч (изделие толщиной 100 мм).
При этом происходит разложение фенолформальдегидной смолы с выделением карбонизованного углерода. Затем изделия спекают при температуре 1500оС для придания им прочности, выдерживают при этой температуре в среде азота в течение 2 ч и медленно охлаждают. Конечный продукт состоит из кислородсодержащего соединения, отвечающего брутто-составу SiN0,4O1,58 с кристаллической решеткой аналогичной для SiO2 в количестве 55 мас. углеродных микросфер в количестве 20 мас. и карбонизованного углерода остальное. Материал имеет плотность 0,7 г/см3, электропроводность κ= 2,0 (О · м)-1, пористость до 95%
П р и м е р 2. То же, что в примере 1, но шихту готовят из 78 мас. оксида кремния, 5,5 мас. углеродных микросфер и 16,5 мас. фурановой смолы, изделие спекают в азоте при 1400оС в течение 3 ч. Получают продукт, состоящий из кислородсодержащего соединения брутто-состава SiN0,6O2,28 с кристалической решеткой аналогичной SiO2 в количестве 78 мас. углеродных микросфер в количестве 5,5 мас. карбонизованного углерода остальное. Образец имеет плотность 1,22 г/см3, электропроводность κ 27,8 (Ом · м)-1, пористость до 95%
П р и м е р 3. То же, что в примере 1, но шихту готовят из 83 мас. оксида титана, 4 мас. углеродных микросфер и 13 мас. фенолформальдегидной смолы, изделие спекают в вакууме при 1300оС в течение 5 ч. Получают продукт, отвечающий брутто-составу TiO1,16 и состоящий из Ti3O5 и Ti2O3 в количестве 83 мас. углеродных микросфер в количестве 4 мас. и карбонизованного углерода остальное. Образец имеет плотность 1,31 г/см3, электропроводность κ= 4,2 (Ом · м)-1, пористость до 95%
Таким образом, предлагаемая шихты для получения пенокерамического материала позволяет получить пенокерамический материал, обладающий требуемым комплексом свойств высокой пористостью, электропроводностью, низкой плотностью. Высокая пористость и открытая ячеистая структура обеспечивает высокую проницаемость материала для газов и жидкостей, что обусловливает его эффективное применение в качестве фильтров в агрессивных средах, а также теплоизоляционных материалов в области высоких температур. Равномерное строение, хорошие термостойкость и электропроводность в сочетании с низкой плотностью позволяют использовать пенокерамический материал, получаемый в предлагаемой шихте, в качестве композиционного.
П р и м е р 2. То же, что в примере 1, но шихту готовят из 78 мас. оксида кремния, 5,5 мас. углеродных микросфер и 16,5 мас. фурановой смолы, изделие спекают в азоте при 1400оС в течение 3 ч. Получают продукт, состоящий из кислородсодержащего соединения брутто-состава SiN0,6O2,28 с кристалической решеткой аналогичной SiO2 в количестве 78 мас. углеродных микросфер в количестве 5,5 мас. карбонизованного углерода остальное. Образец имеет плотность 1,22 г/см3, электропроводность κ 27,8 (Ом · м)-1, пористость до 95%
П р и м е р 3. То же, что в примере 1, но шихту готовят из 83 мас. оксида титана, 4 мас. углеродных микросфер и 13 мас. фенолформальдегидной смолы, изделие спекают в вакууме при 1300оС в течение 5 ч. Получают продукт, отвечающий брутто-составу TiO1,16 и состоящий из Ti3O5 и Ti2O3 в количестве 83 мас. углеродных микросфер в количестве 4 мас. и карбонизованного углерода остальное. Образец имеет плотность 1,31 г/см3, электропроводность κ= 4,2 (Ом · м)-1, пористость до 95%
Таким образом, предлагаемая шихты для получения пенокерамического материала позволяет получить пенокерамический материал, обладающий требуемым комплексом свойств высокой пористостью, электропроводностью, низкой плотностью. Высокая пористость и открытая ячеистая структура обеспечивает высокую проницаемость материала для газов и жидкостей, что обусловливает его эффективное применение в качестве фильтров в агрессивных средах, а также теплоизоляционных материалов в области высоких температур. Равномерное строение, хорошие термостойкость и электропроводность в сочетании с низкой плотностью позволяют использовать пенокерамический материал, получаемый в предлагаемой шихте, в качестве композиционного.
Claims (1)
- ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, включающая углеродные микросферы и жидкое карбонизующееся связующее, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мелкодисперсный порошок оксида кремния или оксида титана при следующем соотношении компонентов, мас.Углеродные микросферы 4 20
Жидкое карбонизующееся связующее 13 25
Мелкодисперсный порошок оксида кремния или оксида титана 55 83
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5009688 RU2057740C1 (ru) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Шихта для получения пенокерамического материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5009688 RU2057740C1 (ru) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Шихта для получения пенокерамического материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2057740C1 true RU2057740C1 (ru) | 1996-04-10 |
Family
ID=21589053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5009688 RU2057740C1 (ru) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | Шихта для получения пенокерамического материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057740C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480538C2 (ru) * | 2011-08-03 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" | Материал для углеродного электрода |
RU2480539C2 (ru) * | 2011-08-03 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" | Материал для углеродного электрода |
RU2636718C1 (ru) * | 2016-09-29 | 2017-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ получения конструкционно-теплоизоляционного материала |
RU2753684C2 (ru) * | 2016-12-20 | 2021-08-19 | Сэн-Гобэн Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропеен | Пористые керамические продукты из субоксидов титана |
RU2803757C1 (ru) * | 2023-03-31 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ получения упрочненного синтактического углеродного материала |
-
1991
- 1991-11-15 RU SU5009688 patent/RU2057740C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FR, патент 2110123, кл. C 04B 21/00, 1972. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480538C2 (ru) * | 2011-08-03 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" | Материал для углеродного электрода |
RU2480539C2 (ru) * | 2011-08-03 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" | Материал для углеродного электрода |
RU2636718C1 (ru) * | 2016-09-29 | 2017-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ получения конструкционно-теплоизоляционного материала |
RU2753684C2 (ru) * | 2016-12-20 | 2021-08-19 | Сэн-Гобэн Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропеен | Пористые керамические продукты из субоксидов титана |
RU2803757C1 (ru) * | 2023-03-31 | 2023-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ получения упрочненного синтактического углеродного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4179299A (en) | Sintered alpha silicon carbide ceramic body having equiaxed microstructure | |
US4692418A (en) | Sintered silicon carbide/carbon composite ceramic body having fine microstructure | |
US4525461A (en) | Sintered silicon carbide/graphite/carbon composite ceramic body having ultrafine grain microstructure | |
US4346049A (en) | Sintered alpha silicon carbide ceramic body having equiaxed microstructure | |
DE3687817T2 (de) | Siliziumcarbidsinterkoerper mit hohem elektrischem widerstand. | |
US3993602A (en) | Polycrystalline silicon carbide with increased conductivity | |
US4204769A (en) | Cuvette for flameless atom absorption spectroscopy | |
KR980001966A (ko) | 탄화 규소 소결체 및 그의 제조 방법 | |
JPS6228109B2 (ru) | ||
US4174971A (en) | Silicon carbide body containing a molybdenum disilicide alloy | |
IE43834B1 (en) | Sintered silicon carbide ceramic body | |
CN101323536A (zh) | 氮化硼多孔陶瓷保温材料、制备方法及其应用 | |
JPH06505225A (ja) | 無圧焼結法または低圧気体焼結法により製造した高密度の自己強化性窒化ケイ素セラミック | |
RU2057740C1 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
JPS6055469B2 (ja) | 繊維強化型窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
JPH04229592A (ja) | マイクロ波吸収発熱体及びその製造方法 | |
EP0178753B1 (en) | Process for producing a sintered silicon carbide/carbon composite ceramic body having ultrafine grain microstructure | |
CN111148728A (zh) | 制造含有碳或碳化硅的复杂几何形状的部件的方法 | |
US3993738A (en) | High strength graphite and method for preparing same | |
RU2057100C1 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
JP2919901B2 (ja) | 溶融るつぼ装置 | |
KR100673432B1 (ko) | 탄소나노튜브를 함유한 탄소 복합체의 제조방법 | |
RU2055053C1 (ru) | Шихта для получения пенокерамического материала | |
JP2660516B2 (ja) | シリコン単結晶引上げ用黒鉛ルツボ | |
Panneerselvam et al. | Preparation of Si 3 N 4-SiC composites by microwave route |