Технологія виробництва композиційних вуглець-вуглецевих матеріалів електротермічного призначення - Автореферат

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА КОМПОЗИЦІЙНИХ ВУГЛЕЦЬ-ВУГЛЕЦЕВИХ МАТЕРІАЛІВ ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯРобота виконана в Українському державному хіміко-технологічному університеті Міністерства освіти і науки України м. Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Бурмістр Михайло Васильович, Український державний хіміко-технологічний університет, завідувач кафедрою переробки пластмас та фото-, нано-, і поліграфічних матеріалів, ректор УДХТУ. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Науменко Олександр Петрович, Відкрите акціонерне товариство „Дніпрошина", зам. генерального директора з науки. кандидат технічних наук, доцент Скачков Віктор Олексійович, доцент кафедри кольорових металів Запорізької Державної Інженерної Академії. Провідна установа: Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, відділ полімерних композитів, м. О 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.03 Українського державного хіміко-технологічного університету Міністерства освіти і науки України, (49005, м Дніпропетровськ, пр.В наш час прерогативні галузі промислового потенціалу все більш застосують композиційні неметалеві конструкційні матеріали на основі вуглецю, зокрема новий клас високотемпературних матеріалів - вуглець-вуглецеві композити, які є системами на основі вуглецевої матриці, армованої вуглецевим волокном. При виготовленні кільцевих нагрівачів, екранів з графіту (основна форма деталей для промислових електропечей) - коефіцієнт використання матеріалу не перевищує 8-10 %. Суттєвим недоліком вуглець-вуглецевих композитів є їх висока вартість (200-2200 доларів США за 1 кг), що обмежує застосування цих матеріалів в інших галузях промисловості. Тому розробка науково обґрунтованих положень одержання нових, більш якісних і дешевих вуглець-вуглецевих композитів, освоєння технології їх виготовлення з великою різноманітністю геометричних розмірів і форм при збереженні високих властивостей вуглець-вуглецевих композитів, ефективне впровадження їх в електротермічне виробництво, відкриває принципово нові можливості в створенні нових видів електропечей - є актуальною та розвязує важливу науково-технічну проблему. Аналогів, розроблених в роботі, гібридних вуглець-вуглецевих композитів ДЛЯ використання в електротермії на основі існуючої інформації світова практика не має.У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані мету і завдання досліджень, визначені основні положення, що виносяться на захист, надана інформація про апробацію та публікацію отриманих теоретичних і практичних результатів досліджень, описані структура та зміст дисертації. На підставі відомих властивостей вуглець-вуглецевих композитів і галузей їх найбільш успішного практичного застосування сформульовані задачі дослідження, що полягали у розробці більш досконалих способів одержання вуглецевої матриці на основі відомих структур армування з необхідними властивостями та в оптимізації складу вуглець-вуглецевих композитів з точки зору використання для термонапружених деталей у електротермії. Властивості і структура піровуглецю визначались властивостями поверхні осадження та температурою 1298 ± 25К. Для поліпшення і стабілізації технологічних та експлуатаційних властивостей в композит введений дисперсний наповнювач - синтетичний графіт марок ГЕ чи ГМЗ ТУ4801-4-90, або МПГ ТУ48-4807-96/0-84, які відносяться до високотемпературних матеріалів з високими міцнісними, електропровідними і теплофізичними властивостями. Математичні моделі залежності швидкості втрати маси Дм від температури Т (рис.1), різниці між температурами нагрівача та проби ДТ від температури Т (рис.2) для кожного досліду розроблені за допомогою сучасних компютерних засобів мають вигляд: де а1, b1, с1, а2, b2, с2 - коефіцієнти до математичних моделей; R - коефіцієнт детермінованості.Рішення поставлених у роботі задач було досягнуте у результаті впровадження комплексних досліджень з залученням точної наукової апаратури, сучасних методів аналізу на основі яких була зроблена низка істотних узагальнюючих висновків взаємозвязок яких визначив актуальність роботи, її головний науковий результат, практичну цінність та значущість. Композити призначенні для застосування у термонапружених деталях електричних печах при температурах на повітрі не більш 600 К; у вакуумі, аргоні, азоті - не більш 3073 К. Визначені: тип тканинного вуглецевого наповнювача - низькомодульна тканина саржевого плетіння з поверхневою густиною не менше 285 Г/м2 і розривним навантаженням не менш 660 Н; склад вяжучого, що містить 10-20 м.ч. графіту фракцією не більш 90 мкм на 100 м.ч. вяжучого із олігомеру СФ-010 (СФ-010А), спирту етилового і уротропіну; вимоги до вяжучого за електропровідністю не менш 300 · 103 МКОМ-м, схема викладення тканини і режим пресування з підпресуванням при 338-343 К і витримуванням при 338-343 К тривалістю 1 година на 1 мм товщини виробу з наступним нагріванням під тиском і режим охолодження.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ