СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНОГО АЛМАЗОПОДОБНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1999 года по МПК C01B31/06 

Изобретение относится к области получения сверхтвердых материалов, а именно алмазоподобного материала, состоящего из аморфного алмазоподобного углерода и нанокристаллического кубического алмаза.

Известен способ получения алмазоподобного материала, состоящего из аморфного алмазоподобного углерода и кубического алмаза, путем ударного сжатия смеси аморфного углерода низкой плотности (сажа, уголь) с добавками в специальных металлических контейнерах (Н. И.Боримчук, В.Б.Зелявский, А.В. Курдюмов, Н. Ф. Островская, академик В.И.Трефилов, В.В.Ярош. Докл. АН СССР. 1991. Том 321. N 1. С.95-98). Недостатком способа является необходимость использования металлических контейнеров одноразового использования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения алмаза путем детонации смеси неалмазной формы углерода (сажа, стеклоуглерод, графит) с мощными взрывчатыми веществами (Г.А.Ададуров, А.В. Ананьин, Т. В. Бавина, О. Н. Бреусов и др. Международная заявка PCT/SU N 8000136. Публикация: WO 82/00458, 1982). Недостатком этого способа является то, что конечный продукт содержит только кубический алмаз.

Задачей изобретения является получение алмазоподобного материала, состоящего в основном из аморфного алмазоподобного углерода с незначительным содержанием примеси кубического алмаза.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом способе получения алмазоподобного материала, состоящего в основном из аморфного алмазоподобного углерода, детонации подвергают заряд, содержащий в качестве взрывчатого вещества смесь циклического нитроамина с компонентами баллиститного топлива, выбранными из группы, включающей нитроцеллюлозу, нитроэфир, централит-2, индустриальное масло при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
неалмазная форма углерода - 5-20
нитроцеллюлоза - 20-29
нитроэфир - 20-29
циклический нитроамин - 30-40
централит-2 - 0,1-0,5
индустриальное масло - 0,1-1,0
Использование зарядов указанного состава, содержащих в качестве одного из ингредиентов низкоплотные рентгеноаморфные и кристаллические формы углерода (например, сажи П-804Т и К-354 с удельной поверхностью от 15 м²/г до 100 м²/г; коллоидный природный графит марки C-1 со средним размером частиц около 3-5 мкм), приводит к возникновению давлений и температур, позволяющих получать алмазоподобный материал, состоящий в основном из аморфного алмазоподобного углерода с небольшой примесью нанокристаллического кубического алмаза. Под аморфным алмазоподобным углеродом подразумевается рентгеноаморфная углеродная составляющая материала, не растворимая при длительном кипячении в 72%-ной хлорной кислоте в отличие от всех других неалмазных форм углерода. Централит-2 (N, N'-диметил-N,N'-дифенилмочевина) относится к группе симметричных диалкилдифенилмочевин, применяемых в качестве стабилизаторов баллиститных порохов. В качестве циклического нитроамина используют гексоген и/или октоген, а в качестве нитроэфира - нитроглицерин и/или диэтиленгликольдинитрат.

Осуществимость изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Смешивают 51 грамм нитроцеллюлозы (25,5%), 51 грамм нитроглицерина (25,5%), 80 грамм гексогена (40,0%), 15 грамм печной масляной сажи П-804Т (7,5%), 2 грамма индустриального масла (1,0%) и 1 грамм централита-2 (0,5%). Смесь прессуют до плотности 1,67 г/см³ по технологии производства баллиститных топлив. Заряд диаметром 50 мм помещают в центре взрывной камеры, взрывную камеру герметизируют и инициируют детонацию заряда с помощью электродетонатора. После подрыва заряда и сброса избыточного давления газообразных продуктов детонации из взрывной камеры извлекают твердые продукты детонации, из которых известными методами, в частности кипячением в 72%-ной хлорной кислоте, выделяют алмазоподобный материал. Содержание аморфного алмазоподобного углерода в алмазоподобном материале определяют методом просвечивающей электронной микроскопии с применением микродифракции электронов. Содержание аморфного алмазоподобного углерода в алмазоподобном материале, подученном в данном примере, составляет 75 мас.%. Выход алмазоподобного материала - 15,1 мас.%.

Другие примеры приведены в таблице.

Использование предлагаемого изобретения позволяет получать (см. таблицу) алмазоподобный материал следующего состава, мас.%:
аморфный алмазоподобный углерод - 60-90
нанокристаллический кубический алмаз - 10-40
Предлагаемый способ получения алмазоподобного материала обладает высокой эффективностью и экономичностью, а сам аморфный алмазоподобный материал может быть использован для изготовления поликристаллов с повышенными механическими свойствами.

Изобретение предназначено для технологии сверхтвердых материалов и может быть использовано при получении поликристаллов с повышенными механическими свойствами. Смешивают, мас.%: неалмазная форма углерода (сажа, графит) 5-20, нитроцеллюлоза 20-29, нитроэфир(нитроглицерин, диэтиленгликольдинитрат) 20-29, циклический нитроамин(гексоген, октоген) 30-40, централит-2 0,1-0,5, индустриальное масло 0,1-1,0. Смесь прессуют, помещают во взрывную камеру, герметизируют, детонируют с помощью электродетонатора, продукты синтеза отделяют от непрореагировавших веществ кипячением в 72%-ной НСl, выделяют аморфный алмазоподобный материал. Алмазоподобный материал имеет состав, мас.%: аморфный алмазоподобный углерод 60-90, нанокристаллический кубический алмаз 10-40. 1 табл.

Способ получения аморфного алмазоподобного материала путем детонации заряда, содержащего взрывчатое вещество и неалмазную форму углерода, с последующей очисткой конечного продукта от неалмазной формы углерода, отличающийся тем, что детонации подвергают смесевой заряд, содержащий в качестве взрывчатого вещества смесь циклического нитроамина с компонентами баллиститного топлива, выбранным из группы, включающей нитроцеллюлозу, нитроэфир, централит-2, индустриальное масло при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
Неалмазная форма углерода - 5 - 20
Нитроцеллюлоза - 20 - 29
Нитроэфир - 20 - 29
Циклический нитроамин - 30 - 40
Централит-2 - 0,1 - 0,5
Индустриальное масло - 0,1 - 1,0