Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Челябинский государственный университет»

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

методические указания

для проведения лабораторных работ

Челябинск Издательство Челябинского государственного университета

2012

Одобрено на заседании кафедры химической технологии и вычислительной химии.

Методические указания входят в комплекс дисциплин по специальности 020100.65 «Химия», квалификация «специалист».

Методические указания содержат методики выполнения измерений при определении свойств и состава пеков каменноугольных, имеющих различную степень конденсированности.

Выполнение работ по методикам, приведенным в указаниях, будет способствовать расширению знаний студентов в области физики и химии высоко конденсированных органических веществ и углеродных материалов.

Указания предназначены для практических занятий и самостоятельной научно- исследовательской работы студентов химического факультета, углубленно изучающих физику и химию углеродных веществ и материалов, а также способы их получения.

Составители: профессор, д.т.н. Негуторов Н.В.

доцент, к.т.н. Пыхова Н.В.

Рецензент: доцент, к.т.н. Бочарников В.А.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Часть 1. Пек и методы его изучения………………….........4

1.1. Общая характеристика пека ……………………………………4

1.2.Химический состав пека………………………………...…5

1.3. Методы определения химического состава пека……………....5

1.4. Правила работы в лаборатории при определении свойств

и состава пека………………………………………………………….5

1.5. Характеристика веществ, применяемых для определения

состава и свойств пека…………………………………… ……..……7

Часть 2. Определение состава пека…………………… …8

2.1. Определение содержания в пеке веществ, нерастворимых

в толуоле……………………………………………………….……....8

2.2. Определение содержания в пеке веществ, растворимых

в хинолине методом центрифугирования………………..…..11

2.3.Определение содержания в пеке веществ, растворимых

в изооктане……………………………………………….….…13

2.4. Определение зольности пека……………………………..15

Часть 3.Определение физико-

ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕКА…………………..……....18

3.1. Определение выхода летучих веществ в пеке и его

коксового остатка………………………………………..……18

3.2. Изучение температурной зависимости вязкости пека…20

3.3. Определение температуры размягчения пека…………..25

3.4. Изучение смачивания пеком углеродных материалов…30

Структура отчета по лабораторной работе и правила его

оформления…………………………………………………………..34

Библиографический список…………………...……………...35

Приложение……………………………………………………36

Часть 1. Пек и методы его изучения

Классическим примером высоко конденсированных органических систем являются пеки каменноугольные. Пеки каменноугольные (в дальнейшем пек) – однородные продукты переработки каменноугольной коксохимической смолы.

По внешнему виду пек представляет собой однородное, термопластичное вещество черного цвета с блестящим раковистым изломом. Понятие «пек» распространяется на широкую группу смесей конденсированных углеводородных веществ, имеющих различные строение и физико-химические свойства.

1.1. Общая характеристика пека

Пек не является индивидуальным веществом, поэтому не имеет определенных температур плавления и затвердевания. Пек плавится в интервале температур, характеризуемом температурой размягчения. Температура размягчения является функцией группового (фракционного) состава пека, который в свою очередь определяется количественным соотношением веществ, входящих в выделенную группу и имеющих различную молекулярную массу. По температуре размягчения Т_р для практических целей пек условно разделяют на три вида. Различают пек: низкотемпературный (температура размягчения Т_р < 65 ºC); среднетемпературный (Т_р = 65 - 9O ºC); высокотемпературный (Т_р =135-150 ºС).

Наиболее важны следующие физико-химические свойства пека: вязкость, поверхностное натяжение, способность смачивать твердые тела.

Пек нерастворим в воде, но растворяется во многих органических растворителях, устойчив к действию кислот.

Пек - токсичный продукт. Он может вызывать отравления и кожные поражения при воздействии пыли и паров расплавленного продукта. ПДК для летучих соединений пека 0,5 мг/м³. Анализ свойств и состава пека проводят в вытяжном шкафу.