Благодаря обработке природного графита ученые сумели получить материал с уникальным набором свойств – терморасширенный графит. Он используется как уплотнитель конструкций на объектах ядерной и химической индустрии, как герметик в нефтяной и автомобильной промышленности. Поэтому его жаропрочность имеет первостепенное значение. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит повысить термостойкость этого поликомпозита и сделать его производство более дешевым.
В Перми создали экономичный огнеупорный герметик / ©Getty images
Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Его результаты способствуют импортозамещению иностранных материалов и укреплению технологического суверенитета России. Разработка ученых защищена патентом.
Терморасширенный графит – поликомпозитный материал, получаемый путем окисления и термической обработки кристаллического графита. Он пластичен, экологичен и не горюч, поэтому получил широкое применение в самых разных отраслях промышленности: энергетической, химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей и так далее. Терморасширенный графит используют для формирования теплового барьера, герметизации клапанов, при производстве покрытий, защищающих металлы от разрушающего воздействия окружающей среды.
Чтобы сделать материал огнестойким, его обрабатывают специальными химическими составами, например, додекагидро-клозо-додекаборной кислотой. Однако при сильном нагревании или взаимодействии с бензином, маслами или ацетоном образовавшееся на поверхности графита защитное покрытие может вздуться и потрескаться. Для решения этих проблем ученые Пермского Политеха предложили заменить раствор для пропитки и добавить еще один этап обработки графита.
«Изготовление терморасширенного графита включает стадии термообработки, пропитки в огнеотталкивающем растворе и сушки. Мы установили, что, если дополнить процесс этапом прессования изделия, а затем пропитать его в водном растворе ортофосфорной кислоты, можно повысить термостойкость материала. В ходе исследования мы варьировали концентрацию раствора, температуру и время ее воздействия и вывели наиболее эффективное соотношение параметров», — рассказывает профессор кафедры химических технологий ПНИПУ, доктор технических наук Владимир Пойлов.
Применение предложенного химиками Пермского Политеха способа получения терморасширенного графита с повышенной позволяет снизить потери массы после термических испытаний до 2,7-6,9 процентов. Это указывает на более высокую термостойкость изделий. Кроме того, ортофосфорная кислота дешевле, чем додекагидро-клозо-додекаборная. Она производится в больших промышленных объемах, легкодоступна и малотоксична, что позволяет удешевить получение терморасширенного графита.
