СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Советский патент 1995 года по МПК C01B31/02 

Изобретение относится к электротехнике и касается изготовления связующего для электроугольных изделий, а именно угольных элементных электродов.

Известно связующее для изготовления электрощеточного материала на основе хлорированного каменноугольного пека и каменноугольного масла с добавкой воды.

Известно связующее для изготовления углеграфитовых материалов, содержащее каменноугольный пек и щавелевокислое железо.

Недостатком этих связующих является то, что при использовании их для изготовления угольных элементных электродов получаются бракованные заготовки изделий (например, трещины, осмоление заготовок и др.).

Известно также связующее для изготовления угольных элементных электродов, содержащее каменноугольный пек и каменноугольную смолу в качестве модифицирующей добавки.

Недостатком этого связующего является то, что качество электродов, получаемых на его основе, вследствие наличия значительного количества каменноугольной смолы (50% от связующего), содержащей в своем составе большое количество удаляющихся при термической обработке легколетучих компонентов, является невысоким.

Электроды имеют сравнительно высокое удельное электросопротивление, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках гальванических элементов, так как электроды служат в них в качестве токоотводов и поэтому должны обладать минимальным электросопротивлением. Кроме того, данные электроды обладают невысокими прочностными характеристиками, вследствие чего может происходить их разрушение в процессе изготовления гальванических элементов (при набивке колпачков).

Кроме того, каменноугольная смола, входящая в состав связующего, содержит в своем составе значительное количество канцерогенных бензпиренов.

Целью изобретения является снижение удельного электросопротивления и повышение прочностных характеристик угольных элементных электродов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном связующем для изготовления угольных элементных электродов, содержащем каменноугольный пек и модификатор, в качестве модификатора взят трифенилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.

Трифенилфосфат 5-14
Каменноугольный пек Остальное
Общим признаком изобретения с прототипом является наличие в связующем каменноугольного пека и модификатора.

Отличительным признаком является то, что в предлагаемом связующем в качестве модификатора вместо каменноугольной смолы использован трифенилфосфат при определенном соотношении компонентов.

Известно использование трифенилфосфата (т.пл. 48^оС) в качестве антипирена для полимерных материалов.

Известно использование трифенилфосфата в качестве пластификатора полимеров.

Известно использование трифенилфосфата в количестве не более 1,2 мас. в качестве добавки к каменноугольному пеку, существенно снижающей скорость реакции образования углекислого газа в карбонизованном продукте из указанной пековой композиции.

В предлагаемом техническом решении трифенилфосфат в количестве 5-14 мас. применяют в качестве модифицирующей добавки в каменноугольном связующем, использование которого для изготовления угольных элементных электродов приводит к снижению удельного электросопротивления последних и улучшению их прочностных характеристик, т.е. возникают новые свойства, не совпадающие со свойствами известных решений.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает новизной и существенными отличиями.

Введение 5-14 мас. трифенилфосфата в каменноугольное связующее является наиболее целесообразным, так как малые (менее 5 мас.) добавки трифенилфосфата приводят к снижению парафиновпитываемости электродов, следствием чего является выход из строя гальванических элементов. При введении трифенилфосфата в количестве более 14 мас. удельное электросопротивление угольных элементных электродов становится выше, чем у электродов, изготовленных на связующем по прототипу.

Кроме того, вследствие увеличения количества летучих компонентов при обжиге возрастает брак в готовых изделиях (трещины, вздутия и др.).

П р и м е р 1 (прототип). Смешивают предварительно расплавленные при 120±5^оС каменноугольный пек (ГОСТ 10200-83, Т_разм 70^оС) и каменноугольную смолу (ТУ4-6-22-85) в соотношении 1:1. Полученное связующее используют для изготовления угольных элементных электродов по следующей технологии.

В лабораторном смесителе при 60-70^оС в течение 30 мин перемешивали 73,5 мас. углеродистого наполнителя: 40,2 мас. кокса (ГОСТ 5.2178-74), 13,4 мас. графита (ГОСТ 7478-87) и 19,9 мас. технического углерода (ТУ3-81-1543-75). Затем в смеситель загружают в расплавленном виде 26,5 мас. каменноугольного связующего. Полученную смесь перемешивают при 110-120^оС в течение 60 мин и выгружают из смесителя. Далее полученную композицию формуют методом выдавливания при 110-120^оС и давлении 100-130 кгс/см². Полученный полуфабрикат угольных элементных электродов обжигают в инертной среде со скоростью подъема температуры 10-80^оС/ч до 1300^оС и выдержкой при этой температуре в течение 8-12 ч. После охлаждения угольные элементные электроды подвергают механоoбработке и испытаниям на соответствие требованиям нормативно-технической документации.

П р и м е р 2. В лабораторном смесителе смешивают 90 мас. предварительно расплавленного при 120±5^оС каменноугольного пека (ГОСТ 10200-83) и 10 мас. трифенилфосфата. Полученное связующее имеет следующие характеристики: Т_разм 53,0^оС, выход кокса 37,0% групповой состав: 23,1 -α-фракции 46,3 -β-фракции, 30,6% -γ-фракции. Вязкость связующего при 120^оС составляет 8,3 Па.

Полученное связующее используют для изготовления угольных элементных электродов по следующей технологии.

В лабораторном смесителе емкостью 2 л при 60-70^оС в течение 30 мин перемешивают 73,5 мас. углеродистого наполнителя: 40,2 мас. кокса (ГОСТ 5-2178-74), 13,4 мас. графита (ГОСТ 7478-87) и 19,9 мас. технического углерода (ТУ3-81-1543-74). Затем в смеситель загружают в расплавленном виде 26,5 мас. предлагаемого каменноугольного связующего. Полученную смесь перемешивают при 110-120^оС в течение 60 мин и выгружают из смесителя. Далее полученную композицию формуют методом выдавливания при 110-120^оС и давлении 110-130 кгс/см². Полученный полуфабрикат угольных элементных электродов обжигают в инертной среде со скоростью подъема температуры 10-30^оС/ч до 1300^оС и выдержкой при этой температуре в течение 8-12 ч. После охлаждения угольные элементные электроды подвергают механообработке и испытаниям.

П р и м е р ы 3-7. По примеру 2 изготовляют угольные элементные электроды при соотношении компонентов каменноугольного связующего, указанном в таблице.

Как видно из таблицы, угольные элементные электроды, изготовленные с использованием предлагаемого связующего, имеют более высокие прочностные характеристики и пониженное удельное электросопротивление по сравнению с прототипом. При этом возможно варьирование общего количества связующего в составе шихты (см. примеры 2, 3).

Однако введение в связующее трифенилфосфата в количестве 15 мас. приводит к изготовлению электродов, обладающих более высоким удельным электросопротивлением (36,8 Ом˙мм²/м), чем электроды, изготовленные по прототипу (35,5 Ом˙мм²/м). Угольные элементные электроды изготовленные на связующем, содержащем 4 мас. трифенилфосфата, обладают парафиновпитываемостью, меньшей (7,7%), чем по требованию ТУ16-757.011-84 (не менее 8,0%).

Изобретение относится к электротехнике и касается изготовления каменноугольного связующего для электроугольных изделий, а именно угольных элементных электродов, и позволяет снизить удельное электросопротивление и улучшить прочностные характеристики электрордов. Связующее для изготовления угольных элементных электродов содержит каменноугольный пек и в качестве модифицирующей добавки трифенилфосфат при следующем соотношении компонентов, мас. трифенилфосфат 5 14, каменноугольный пек остальное. 1 табл.

СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, содержащее каменноугольный пек и модифицирующую добавку, отличающееся тем, что, с целью снижения удельного электросопротивления и улучшения прочностных характеристик электродов, в качестве модифицирующей добавки оно содержит трифенилфосфат при слдедующем соотношении компонентов, мас.

Трифенилфосфат 5 14
Каменноугольный пек Остальное