Климова Татьяна. Получение низкоплотных углеродных материалов с гидрофобным покрытием на основе силанов с органическими заместителями

Научный руководитель: А.В. Иванов, ХФ МГУ

Климова Татьяна презентация

Целью работы было получение терморасширенного графита и гидрофобной графитовой фольги. ГФ применяется в разных сферах промышленности: энергетика, металлургия, нефте-газовая, химико-лесная, машиностроение. Один из примеров использования фольги с гидрофобным покрытием — уплотнительный материал для трубопроводов в нефтепереработке и атомной энергетике.

Мы взяли графит и получили из него БСГ первой ступени. Для этого в вещество добавлялся K₂Cr₂O₇ и H₂SO₄ конц. Так был получен окисленный графит.

6•24C + 22H₂SO₄ + K₂Cr₂O₇ → 6[C₂₄]+HSO₄-•2H₂SO₄ + K₂SO₄ + Cr₂(SO4)₃ + 7H₂O

Далее смесь разделили на две части и в одну из них добавили изопропиловый спирт 30 мл, 2 мл дихлорметилфенилсилана и 60 мкл аммиака. Произошла конденсация, и был получен полиметилфенилсилан, который присоединился к БСГ и дал материалу гидрофобные свойства (рис. 1).

После обе смеси были высушены и отправлены в печь при 500°C, где вещество вспенивалось. Терморасширенный графит был отправлен под пресс и прокатан на валах до нужной толщины, так получилась обычная и гидрофобная графитовая фольга. Исследование свойств покрытия происходило в трёх жидкостях: октан, глицерин и вода (табл. 1).

Рис. 1. Схема конденсации силана в полиметилфенилсилан: 

Табл. 1. Углы смачивания: 

Угол смачивания углеводородом всегда 0°, так как оба вещества не являются полярными. С глицерином и водой всё иначе. Угол смачивания H₂O превысил 90°, что говорит о несмачивании.

Таким образом, мы убедились, что полученная фольга действительно имеет гидрофобные свойства. С материалом будут проводиться дальнейшие исследования.

Список литературы

1. Уббелоде А.Р., Льюис Ф.А. Графит и его кристаллические соединения // М.: Мир. 1965. — 256 с.
2. Черныш И.Г., Карпов И.И., Приходько В.П., Шай В.М. Физико-химические свойства графита и его соединений // Киев: Наукова думка. 1990. — 200 с.
3. Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. // М.: Аспект Пресс. 1997. — 718 с.
4. Авдеев В.В. Соединения внедрения в графит и новые углеродные материалы на их основе: синтез, физико-химические свойства, применение. // Рукопись диссертации на соискание ученой степени доктора хим. наук. Химический фак-т МГУ, Москва. 1996. — 53 с.
5. Тверезовская О.А. Синтез и физико-химические свойства соединений внедрения в системе графит – азотная кислота. // Рукопись диссертации на соискание ученой степени кандидата хим. наук. Химический фак-т МГУ, Москва. 2000. — 23 с.
6. Максимова Н.В. Интеркалирование графита в системах C – HNO3 – R, где R= CH3COOH, H3PO4, H2SO4. // Рукопись диссертации на соискание ученой степени кандидата хим. наук. Химический фак-т МГУ, Москва. 2002. — 168 с.