Благодаря обработке природного графита ученые сумели получить материал с уникальным набором свойств — терморасширенный графит. Он используется как уплотнитель конструкций на объектах ядерной и химической индустрии, как герметик в нефтяной и автомобильной промышленности. Поэтому его жаропрочность имеет первостепенное значение. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит повысить термостойкость этого поликомпозита и сделать его производство более дешевым. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Его результаты способствуют импортозамещению иностранных материалов и укреплению технологического суверенитета Российской Федерации.
Разработка ученых защищена патентом РФ № 2765369 C1.
Терморасширенный графит — поликомпозитный материал, получаемый путем окисления и термической обработки кристаллического графита. Он пластичен, экологичен и не горюч, поэтому получил широкое применение в самых разных отраслях промышленности: энергетической, химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей и т.д. Терморасширенный графит используют для формирования теплового барьера, герметизации клапанов, при производстве покрытий, защищающих металлы от разрушающего воздействия окружающей среды.
Чтобы сделать материал огнестойким, его обрабатывают специальными химическими составами, например, додекагидро-клозо-додекаборной кислотой. Однако при сильном нагревании или взаимодействии с бензином, маслами или ацетоном образовавшееся на поверхности графита защитное покрытие может вздуться и потрескаться. Для решения этих проблем ученые Пермского Политеха предложили заменить раствор для пропитки и добавить еще один этап обработки графита.
— Изготовление терморасширенного графита включает стадии термообработки, пропитки в огнеотталкивающем растворе и сушки. Мы установили, что, если дополнить процесс этапом прессования изделия, а затем пропитать его в водном растворе ортофосфорной кислоты, можно повысить термостойкость материала. В ходе исследования мы варьировали концентрацию раствора, температуру и время ее воздействия и вывели наиболее эффективное соотношение параметров, — рассказывает профессор кафедры химических технологий ПНИПУ, доктор технических наук Владимир Пойлов.
Применение предложенного химиками Пермского Политеха способа получения терморасширенного графита с повышенной позволяет снизить потери массы после термических испытаний до 2,7-6,9%. Это указывает на более высокую термостойкость изделий. Кроме того, ортофосфорная кислота дешевле, чем додекагидро-клозо-додекаборная. Она производится в больших промышленных объемах, легкодоступна и малотоксична, что позволяет удешевить получение терморасширенного графита.