ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФУЛЛЕРИТА

Предложение относится к физико-химическим процессам получения фуллерена и синтезу фуллерита с различными материалами.
Современная технология получения фуллерена и синтеза фуллерита с другими материалами включает использование устройств и технических комплексов. Наиболее характерными и представительными являются технические средства, содержащие рабочую реакционную камеру для возгонки исходного углеродсодержащего материала (УСМ), энергетический узел, контейнеры с УСМ, источник инертного газа, магистрали отвода продуктов переработки - фуллеренсодержащего материала (ФСМ) на фракционирование и последующую упаковку [RU 2205790; US 5227038; JP 10045407; Раков Э.Г., Нанотрубки и фуллерены. М, Универс. книга, 2006; RU 2210537, 2003, С01В 31/02].
Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.
Обладая преимуществом перед аналогами, в частности, имея оснащение для фракционирования эффективным методом, прототип обладает также существенным недостатком, заключающимся в значительном энергопотреблении при низкой эффективности получения фуллерита из УСМ, что отрицательно сказывается на показателе себестоимости получаемого ФСМ и резко сужает области использования технического комплекса в процессах получения и синтеза ФСМ с другими материалами (силоксаном, полиамидоимидом, синтетическими маслами и кислотами и т.п.).
Технической задачей и положительным результатом заявляемого технического комплекса является его дальнейшее совершенствование, предусматривающее повышение эффективности процесса переработки УСМ, увеличение производительности выхода ФСМ при снижении затрат энергии на процесс возгонки и фракционирования получаемого фуллеренсодержащего материала.
Это в предлагаемом техническом решении достигается за счет разработанной конструкции технического комплекса для производства фуллерита, содержащего рабочую камеру для возгонки исходного углеродсодержащего материала, энергетический узел, контейнеры с исходными компонентами, источник инертного газа, магистраль отвода продуктов переработки материала на фракционирование и последующую упаковку, при этом рабочая камера оснащена несколькими магистралями ввода исходных разнофракционных компонентов в ее рабочее пространство, а также имеет несколько разнотипных энергетических узлов для возгонки компонентов; устройство для фракционирования продуктов фуллеренсодержащей композиции выполнено в виде конусов и соединенных с ними цилиндров, ограниченных диском, имеющим отверстия, сообщающие полости устройства с накопительными емкостями в виде контейнеров с патрубком приема фракции и патрубком отвода газовой фазы на процесс барботирования.
Технический комплекс характеризуется тем, что в качестве энергетических узлов используют плазмотрон, разрядные электроды и дополнительные электроды для активации отводимой композиции генерируемым потоком электронов.
На фиг.1 показан общий вид технического комплекса;
на фиг.2 - устройство для фракционирования;
на фиг.3 - деталь устройства на фиг.2.
60
70
84
Технический комплекс содержит рабочую реакционную камеру 1 для возгонки исходного углеродсодержащего материала, энергетический узел 2 для генерирования высокотемпературного поля, источник инертного газа 3, контейнеры 4 с исходными углеродсодержащими компонентами, магистраль 5 отвода продуктов переработки материала, при этом рабочее пространство камеры оснащено несколькими разнотипными энергетическими узлами 2, 6 и 7, а устройство для фракционирования выполнено в виде конусов 8 и цилиндров 9, ограниченных с одной стороны диском 10, имеющим отверстия: 11, 12, 13 и 14, соединенные с магистралями подачи фуллеренсодержащих фракций в накопительные контейнеры (емкости) 15-18, имеющие патрубки отвода газовых фаз в полость барботажной камеры 19. Наличие разрядных электродов 2, плазмоизлучающего устройства 6 и дополнительных электроныизлучающих электродов 7 позволяет управлять процессом в различных диапазонах температур и регулировать выход фракций фуллеренов (С, С, C) из ФСМ.
Работа технического комплекса осуществляется с включения энергетических узлов 2 и 6 и подачи исходных УСМ из контейнеров 4 при заполнении полости камеры 1 инертным газом - 3; в высокотемпературном поле камеры 1 ведут возгонку УСМ и получение продукта - ФСМ, который направляют в отводимом инертном газе (Не; Аr; Кr) по магистрали 5 в устройство для фракционирования 8-9. Фракции отводят из выходных отверстий диска 10 (11…14) в накопительные контейнеры (емкости) 15-18, при этом инертный газ подают на окончательную доочистку в барботажную камеру 19, далее газ или используют в оборотном (фиг.2) процессе, или накапливают в отдельном баллоне (на схеме не показан). Полученные из массы фуллерита отдельные фракции фуллеренов упаковывают в герметизируемых контейнерах или подают на непосредственное использование в технологическом процессе для синтеза его с сопутствующими компонентами и получения композиционных фуллеренсодержащих материалов.