Пропитанный графит - композиционный материал

По химической стойкости к воздействию агрессивных сред графит находится в одной группе с благородными металлами. Существенным его недостатком считают повышенную пористость, достигающую 30% и выше. Из-за этого использование обычного искусственного или минерального графита в промышленном производстве ограничено. Отмеченного недостатка лишен пропитанный графит ‒ неметаллический коррозионностойкий композиционный материал, получаемый из графитного сырья. За рубежом встречается под другими названиями, в частности: игурит, токабата, карбойд.

Пропитанный графит - свойства и применение

Химически чистый графит (содержание углерода выше 99%) составляет основу неметаллических конструкционных материалов с особыми техническими свойствами. В зависимости от способа получения, его плотность может составлять от 1500 до 2000 кг/куб. м. К основным физико-химическим свойствам графита относят высокую теплопроводность в сочетании с устойчивостью к воздействию растворов щелочей, кислот, солей, окислителей, органических растворителей, радиации.

Плотные графитовые детали с низкопористой структурой и незначительной проницаемостью используют в установках химической, целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей промышленности, в узлах механизмов, работающих в тяжелых условиях, в ядерных установках. Высокопроницаемый пористый графит (20-35%) применяют в производстве фильтров, катодов, а также в качестве основы для получения различных видов композитного материала ‒ пропитанного графита.

По согласованию с заказчиком возможно применение материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Готовые блоки могут иметь квадратное или круглое сечение с размерами до 1000 мм и 950 мм соответственно.  

Пропиточные материалы

Заполнение и пропитку графитовых пор осуществляют, чаще всего, с применением органических и, реже, неорганических материалов. К органическим относят полимеры (полихлорвинил, полистирол), а также некоторые виды синтетических смол, лаков:

• фурфуроловые;
• фенолоформальдегидные (бакелитовые);
• фенольные;
• дивинилацетиленовые.

Для придания повышенной стойкости пропиточных смол к агрессивным средам в их состав вводят модифицирующие добавки (до 20% от объема). К неорганическим пропиткам относят расплавленные соли, металлы и их соединения, стекло.

Технология пропитки

Пористый графитовый материал пропитывают в специальных автоклавах при повышенных значениях температуры и давления. Рабочие параметры среды при этом могут меняться в процессе пропитки по заданному алгоритму. Глубина пропитываемого слоя определяется свойствами применяемого пропиточного материала, условиями техпроцесса, величиной проницаемости обрабатываемой основы. По завершении процесса пропитанные графитовые детали подвергают термообработке.

Пропитка с термообработкой значительно увеличивает прочность графитовых деталей, а также их основные эксплуатационные свойства ‒надежность, долговечность. Кроме того, изделия из пропитанного графита приобретают важное техническое свойство ‒ непроницаемость для газов, жидкостей. Коэффициент их теплопроводности при этом практически не изменяется.

Применение

Важнейшие свойства, которыми обладает пропитанный графит ‒ химическая стойкость, непроницаемость, высокая теплопроводность и прочность ‒ определили его востребованность в промышленности. Инновационный композиционный материал используется, в частности, для таких производственных целей:

1. Изготовление теплообменников различных типов, конструкции и назначения для отраслей химической промышленности.
2. Изготовление элементов конструкции химических реакторов, агрегатов.
3. Производство уплотняющих элементов для бессальниковых насосных агрегатов, перекачивающих агрессивные химические среды.
4. Изготовление трубопроводной арматуры, подшипников скольжения, мешалок, лопастей, электродов, других технологических изделий специального назначения.

Следует отметить, что высокая теплопроводность композитного материала дополняется низким значением коэффициента теплового расширения ‒ в 4 раза меньшего, чем у металлических конструкций.