Physical and Chemical Phenomena in Process of Preparation and Compaction of Graphite Resin Mixtures
Keywords:
process, physical and chemical phenomena, homogenization, adsorption, polymerization, hardeningAbstract
The technological process of the preparation of graphite resin mixtures and the compaction of the mixtures in the pressing moulds has been investigated theoretically and, then, experimentally at the plant “Graphitoplast”, Chelyabinsk.
The preparation technique of the graphite resin mixtures includes the grinding of the artificial graphite, the mixing of the grinded graphite with the particles of the phenolformaldehyde resin of the novolac type, containing the hardener in the form of the particles of the urotropine. The graphite resin mixture is the polyphase polydispersion powder composition of the filler and the bond. The process of the mixture preparation is accompanied by homogenization leading to the creation of the stabilized homogeneous structure in the two-phase system: graphite-resin. As the mixing process is exothermal, it is accompanied by thermodesorption of gases and steam.
The process of the compaction of the graphite resin mixture in the heated mould has been done under the specified force and kinematic conditions. It consists of the following steps: filling the matrix of the mould, heating up to 150–170 °C, compacting the mixture by the plunger at the velocity of 15–30 mm/s and at moulding pressure equal to 30–40 MPa with holding time equal to 3–5 minutes. While mixture compacting is taking place, the following phenomena are observed: the thermodesorption of gases and steam, the combining of the phenolformaldehyde resin with the urotropine, resin polymerization, graphite grains wetting by the liquid resin and the hardening of the molded articles.
The most important for the creation of better mechanical, physical and chemical properties of the articles are polymerisation of the resin (that is the organizing of the high-moleculer polymer from the low-molecular polymer by means of multiple joining of the low-molecular polymer to the active centers) and graphite grains wetting by liquid resin (that is the polar chemical bond of graphite grains with liquid resin).
References
Фиалков, А.С. Процессы и аппараты производства порошковых углеграфитовых материалов / А.С. Фиалков. – М.: Аспект Пресс, 2008. – 687 с.
Новые высокопрочные углеродные материалы / В.И. Костиков, В.М. Самойлов, Н.Ю. Бейлина, Б.Г. Остронов // Российский химический журнал. – 2004. – Т. XLVIII, № 5. – С. 64–75.
Костиков, В.И. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы / В.И. Костиков, А.Н. Варенков. – М.: Интернет Инжиниринг, 2003. – 560 с.
Берлин, А.А. Перспективные материалы и технологии для ракетно-космической техники / А.А. Берлин, И.Г. Ассовский. – М.: Торус Пресс, 2007. – 456 с.
Carbon materials for advanced technologies / edited by T.D. Burchell. – Pergamon, 1999. – 535 p.
Static and high-energy shaping of carbonbased powder composites / M.N. Samodurova, L.A. Barkov, V.A. Ivanov, B.A. Yarov // Metallurgist. – 2011. – Vol. 55, no. 11–12. – P. 848–853.
Виргильев, Ю.С. Реакторные графиты / Ю.С. Виргильев, И.П. Калягина. – М., 2004. – 133 с.
Лившиц, П.С. Справочник по щеткам электрических машин / П.С. Лившиц. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 216 с.
Самодурова, М.Н. Исследование и совершенствование технологий прессования изделий из углеродных композиций / М.Н. Самодурова, Л.А. Барков, В.А. Иванов // Справочник. Инженерный журнал. – 2014. – № 3. – С. 3–10.
Проспект фирмы ООО «Графитопласт». – Челябинск, 2010. – 6 с.
Пат. 2267411 Российская Федерация, МПК7 B 22 F 3/20. Способ изготовления контактных вставок / П.Н. Зеленков, М.Н. Самодурова, Е.И. Власов. – № 2004119810/11; заявл. 28.06.04; опубл. 10.01.06, Бюл. № 11. – 4 с.
Островский, В.С. Основы материаловедения искусственных графитов / В.С. Островский. – М.: Металлургиздат, 2011. – 112 с.
Гагер, А.А. Физикохимия полимеров / А.А. Гагер. – М.: Химия, 1978. – 544 с.
Фиалков, А.С. Перспективы применения вибропомола в производстве угольно-графитовых материалов / А.С. Фиалков, И.В. Темкин // Труды ВНИИЭМ. – 1961. – Т. 9. – С. 35–59.
Брунауер, С. Адсорбция газов и паров / С. Брунауер. – М.: Изд-во Иностранной литературы, 1948. – 768 с.
Фиалков, А.С. Углеграфитовые материалы / А.С. Фиалков. – М.: Энергия, 1979. – 320 с.
Шулепов, С.В. Физика углеродных материалов / С.В. Шулепов. – Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990. – 336 с.
Самодурова, М.Н. Феноменология уплотнения порошков композиционных материалов на основе вольфрама и углерода / М.Н. Самодурова, Л.А. Барков, С.А. Мымрин и др. // Металлург. – 2013. – № 10. – С. 76–84.
Гусева, К.С. Состав газовой фазы при обжиге углеродистых материалов / К.С. Гусева, Н.В. Васильева, В.Д. Чеканова // Труды ВНИИ электротехнической промышленности и приборостроения. – 1961. – Т. 9. – С. 64–65.
Агеев, В.Н. Адсорбционно-десорбционные процессы на поверхности твердого тела / В.Н. Агеев, Э.Я. Зандберг // Вестник АН СССР. – 1985. – № 12. – С. 17–29.
Вакуумная металлургия тугоплавких металлов и твердых сплавов / М.В. Мальцев, Л.И. Клячко, Е.Д. Доронькин и др. – М.: Металлургия, 1981. – 272 с.
Зайцев, В.А. Технологическая модернизация оборудования заготовительного передела – основа развития и совершенствования производства углеграфитовых материалов / В.А. Зайцев, В.П. Балыкин, Ю.В. Устинов // Современные состояния и перспективы развития электродной продукции, конструкционных и композиционных углеродных материалов: сб. докл. Междунар. конф. – Челябинск, 2010. – С. 146–149.
Фокин, В.П. Модернизация производства графитированных электродов в России / В.П. Фокин, И.Н. Калайда, С.В. Ульянченко // Сталь. – 2010. – № 4. – С. 46–48.
Берлин, А.А. Кинетический метод в синтезе полимеров / А.А. Берлин, С.А. Вольфсон. – М.: Наука, 1973. – 516 с.
Основы технологии переработки пластмасс / С.В. Власов, Л.Б. Кандырин, В.Н. Кулезнев и др. – М.: Химия, 2004. – 600 с.
Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах / П.А. Ребиндер. – М.: Наука, 1978. – 368 с.
Цейтлин, Г.М. Энциклопедия полимеров / Г.М. Цейтлин. – М.: Химия, 1977. – 730 с.
