Структура - сажа
Cтраница 4
Частицы сажи имеют приблизительно сферическую форму и состоят из беспорядочно расположенных пакетов плоских атомных слоев, подобных базовым слоям в структуре кристалла графита. Однако расположение слоев в пакете ( кристаллите) не имеет, как в графите, регулярного характера. Таким образом, структура сажи не может быть отнесена ни к аморфной, ни к кристаллической, ее называют мезаморфной или турбостракт-ной. Кристаллы в частице сажи связаны сильными валентными связями. [46]
Первичные, или рабочие частицы сажи представляют собой агрегаты приближенно сферической формы, состоящие из беспорядочно расположенных пакетов плоских атомных слоев, подобных базовым слоям в структуре кристалла графита. Однако расположение слоев в пакете ( кристаллите) не имеет, как в графите, регулярного характера. Таким образом, структура сажи не может быть отнесена ни к аморфной, ни к кристаллической, ее называют мезаморфной или турбострактной. Кристаллы в частице сажи связаны сильными валентными связями, благодаря чему она не может быть разрушена размолом, вальцеванием и другими механическими средствами. [47]
Особенностью некоторых видов сажи является их способность к структурообразо-ванию - формированию более или менее длинных цепочек из отдельных частиц, связанных между собой посредством незаполненных валентных связей. Способность к структуре-образованию, как правило, возрастает с увеличением степени дисперсности сажи и с уменьшением количества летучих примесей. Эта ( вторичная) структура сажи сравнительно легко разрушается механическим воздействием, но частично восстанавливается после снятия воздействия. [48]
Особенностью некоторых видов саж является их способность к структурообразованию - формированию более или менее длинных цепочек из рабочих частиц, связанных между собой посредством незаполненных валентных связей первичных кристаллов. Способность к структурообразованию, как правило, возрастает с увеличением степени дисперсности сажи и с уменьшением количества летучих компонентов. Вторичная ( цепная) структура сажи сравнительно легко разрушается механическим воздействием, но частично восстанавливается после прекращения воздействия. [49]
Структура и распределение размеров сажевых частиц, образующихся при взрыве ацетилена, характеризуют совокупность тех процессов, которые произошли при взрыве. В связи с этим изучение кривых распределения получающихся сажевых частиц по размерам дает некоторые сведения о механизме процессов, происходящих во фронте взрыва. Это оказывается возможным потому, что из-за высокой термической устойчивости углерода структура образовавшейся сажи после окончания процесса остается неизменной. [50]
Считают, что на прочность и развитие вторичной структуры оказывают значительное влияние функциональные группы, образующиеся на поверхности сажевых частиц, содержащих водород и кислород. Взаимодействие функциональных групп может приводить к образованию водородных связей между частицами, более прочных, чем силы взаимодействия13 Ван-дер - Ваальса. В настоящее время установлено, что эти функциональные группы играют важную роль во взаимодействии сажи с каучуком. Вто-ричная структура сажи сильно разрушается при смешении, но в отличие от первичной структуры она может восстанавливаться при смешении и вулканизации, а также при отдыхе резиновых смесей и вулканизатов. [51]
Применение электронного микроскопа для исследования саж [6] ( 1940 г.) значительно ускорило развитие представлений о сажевых структурах. Электронный микроскоп, позволяющий осуществить непосредственное наблюдение отдельных частиц сажи, частично подтвердил вышеуказанные гипотезы. Первичные частицы сажи имели сферическую форму, но они сплавлялись друг с другом и образовывали цепочки различной длины, которые можно было наблюдать в электронном микроскопе. В 1941 г. [ 7 была показана роль структуры сажи как одного из основных ее свойств. При этом под сажевой структурой понимают более или менее жесткую устойчивую трехмерную сетку, возникающую в сажах всех типов в момент их получения и изменяющую свою устойчивость в резиновой смеси. [52]
 |
Зависимость удельного объем. [53] |
Электропроводность пластмасс существенно возрастает при введении более 10 % сажи. При введении сажи в количествах, обычно использующихся для крашения и стабилизации, электрические свойства пластмасс практически не изменяются. Большой разброс значений в этой переходной области получают умышленно, изменяя интенсивность диспергирования. В этой области концентраций механизм проводимости определяется именно структурой сажи. Если в этом случае цепи в кристаллической решетке сажи рвутся при диспергировании и в области разрыва попадает изолирующий полимер, электропроводность соответственно снижается. При высоких концентрациях структура играет уже второстепенную роль. [54]
 |
Зависимость между дисперсностью, структурой саж и модулем саженаполненных резин из НК. [55] |
Измерение вязкости сырых резиновых смесей позволяет оценить их возможные технологические свойства и склонность к подвулканизации. На практике пределы допустимых значений вязкости сырых смесей могут быть вполне определены. Поэтому важно правильно оценить влияние саж на вязкость смесей как с точки зрения их структурных свойств, так и с точки зрения применения резин. В течение ряда лет считается общепризнанным, что имеются пределы значений дисперсности и структуры сажи, которые могут быть допустимы с точки зрения вязкости и склонности смесей к подвулканизации. Эти пределы графически представлены на рис. 10, где приведены данные по вязкости смесей с сажами, применявшимися в настоящем исследовании. [56]
Сажи ( или технический углерод) [25, 26] являются продуктом неполного сгорания или термического разложения органических веществ. Форма частиц большинства саж близка к сферической. Они состоят из беспорядочно расположенных кристаллитов, включающих 3 - 5 параллельных плоских решеток атомов углерода. Расстояние между плоскостями составляет 3 45 - 3 65 А. Решетки в кристаллите смещены друг относительно друга, что еще более увеличивает неупорядоченность структуры саж. Промежутки между кристаллитами заполнены неорганизованным углеродом, цементирующим структуру в единое целое. Таким образом, по степени упорядоченности строения сажевая частица занимает промежуточное положение между кристаллическим графитом и аморфным углеродом. Исследования, проведенные с помощью малоуглового рассеяния рентгеновских лучей [26], свидетельствуют о наличии неодно-родностей внутри частиц сажи. Можно предполагать, что они обусловлены флуктуациями межслоевых расстояний и размеров слоев кристаллических блоков. В частице сажи кристаллиты стремятся располагаться концентрически, плоскостями, параллельными поверхности. Однако часть кристаллитов выходит на поверхность частицы под различными углами. [57]
При диспергировании уплотненной или гранулированной сажи в каком-либо растворителе происходит дальнейшее разрушение структуры. В результате такой обработки термическая сажа разрушается до отдельных изотропных частиц, в то время как в ламповой саже сохранились устойчивые агрегаты, имеющие явную анизотропию. В этом опыте определяли абсорбцию масла уплотненными сажами, приведенными на рис. 3 ( ацетиленовая, канальная и печная); конечной точкой во всех случаях считали момент образования шарика из смоченной маслом сажи, но растирание сажи с маслом было различно по интенсивности. Во всех случаях происходит разрушение структуры, которое тем более заметно, чем энергичнее растирание, но первоначальное различие между структурами исследованных саж сохраняется. Результаты определения, как установлено, дают представление об устойчивой части сажевой структуры, сохраняющейся в резине, и хорошо согласуются с вязкими характеристиками резины. [58]
Страницы: 1 2 3 4