ResearcherUzSTRUKTURAVIY XOSSALARINI TADQIQ ETISH
Nosir Tojimurodovich Ortiqov
Toshkent kimyo-texnologiya ilmiy tadqiqot instituti, PhD, katta ilmiy xodim
Tel. +998977490061
Mas’ud Ubaydulla o‘g‘li Karimov
Toshkent kimyo-texnologiya ilmiy tadqiqot instituti Ilmiy ishlar bo‘yicha direktor
o‘rinbosari t.f.d., prof.
Abdulaxat Turapovich Djalilov
Toshkent kimyo-texnologiya ilmiy tadqiqot instituti
Direktori k.f.d. prof. O’zRFA akademigi
Annotatsiya: Ushbu maqolada texnik uglerodning (carbon black) fizik-kimyoviy xossalari va uning sanoatdagi qo‘llanilish yo‘nalishlari kompleks tarzda tahlil qilingan. Rezina, elektrotexnika, kataliz va pigment sanoatlarida texnik uglerodning funksional roli ko‘rib chiqilgan. Sulfanol sirt faol moddasi va xelatlovchi reagentlar ishtirokida TU-5 markali texnik uglerod olish texnologiyasi ishlab chiqilgan hamda uning dispersiyalanish va tozalanish mexanizmi asoslab berilgan. Optimal sharoitlar (T = 70 °C, sulfanol = 0.02 g/l) da polisiklik aromatik uglevodorodlarning maksimal ajralishi aniqlangan. Olingan namunaning strukturaviy va fizik ko‘rsatkichlari sanoat standartlariga mosligi bilan baholangan.
Kalit so‘zlar: Texnik uglerod, sulfanol, dispersiyalash, xelatlash, PAU, strukturaviy indeks, sirt faol modda, rezina sanoati, elektrotexnika, nanostruktura
Texnik uglerod sanoatda eng keng qo‘llaniladigan nanostrukturali materiallardan biri bo‘lib, uning fizik-kimyoviy xossalari zarracha o‘lchami, sirt maydoni va kristallik darajasiga bog‘liq. Zamonaviy ilmiy tadqiqotlar texnik uglerodning turli sohalarda, jumladan rezina sanoati, elektrotexnika, energetika va adsorbsiya jarayonlarida samarali qo‘llanilishini ko‘rsatmoqda. Rezina sanoatida texnik uglerodning qo‘llanilishi eng muhim yo‘nalish hisoblanadi. Tadqiqotlariga ko‘ra texnik uglerod rezina kompozitsiyalarda mustahkamlovchi komponent sifatida xizmat qilib mexanik mustahkamlikni 2–3 barobar oshiradi [1]. Ayniqsa, N220 va N330 markali texnik uglerodlar avtomobil shinalari ishlab chiqarishda keng qo‘llaniladi. Olib borilgan tadqiqotlarda zarracha dispersligi va sirt faol guruhlar rezinaning elastiklik xossalariga bevosita taʻsir ko‘rsatishi aniqlangan [2]. So‘nggi yillarda texnik uglerodning elektrotexnik sohada qo‘llanilishi ham kengayib bormoqda. ishlarida texnik uglerodning elektr o‘tkazuvchanligi uning zarracha tuzilishi va agregatsiya darajasiga bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Xususan, yuqori sirt maydoniga ega bo‘lgan texnik uglerod (BET 500–900 m²/g) superkondensator va litiy-ion batareyalarda elektrodlarda qo‘llanilishi mumkin. Texnik uglerod asosidagi elektrod materiallari yuqori zaryad razryad sikl barqarorligiga ega [3-4]. Texnik uglerod katta ahamiyatga ega. Bundan tashqari texnik uglerod katalitik tizimlarda tashuvchi material sifatida qo‘llaniladi. ishlarida uglerod yuzasining kimyoviy modifikatsiyasi katalizator dispersiyasini yaxshilashi ko‘rsatilgan. Bu esa kimyoviy reaksiyalarda aktiv markazlarning ko‘payishiga olib keladi. Shuningdek tomonidan bioyoqilg‘i ishlab chiqarishda texnik uglerod asosidagi katalizatorlar samaradorligi yuqori ekanligi aniqlangan [5-6]. Pigment va bo‘yoq sanoatida texnik uglerod qora rang beruvchi material sifatida keng qo‘llaniladi. Tadqiqotlariga ko‘ra texnik uglerodning optik xossalari zarracha o‘lchami va sirt strukturasi bilan bog‘liq. Mayda zarrachali texnik uglerod yuqori qora rang intensivligini ta’minlaydi [7]. Shuningdek, ekologik yo‘nalishlarda ham texnik ugleroddan foydalanish istiqbollari yuqori [8].
TU-5 markali texnik uglerod olish uchun dastlab xomashyo ISO 3310-1 standarti bo‘yicha va 60-mikronli elakdan xomashyoni maxanik zarrachalardan va tozalandi. Tozalangan xomashyo reaktorda erituvchi qo‘shib 70 oC haroratda PAU ajratib olinadi. Ikkinchi bosqichda sulfanol sirt faol moddasi qo‘shiladi 70 oC haroratda tajriba olib boriladi bunda sirt tarangligini kamaytirib disperis zarrachalarning kichik bo‘lib tarqalishini tezlashtiradi. Bu esa keyingi bosqichdagi kimyoviy tozalashda metall ionlarining eritmaga o‘tishini ko‘paytiradi, xelat xosil qiluvchi birikmadan olinib xelatlash 60 oC haroratda eritmaga o‘tkaziladi. Ushbu jarayonda yuza maydoni ko‘payib yuvilishi osonlashadi. Eritma 2 marta yuvilib xosil bo‘lgan toza texnik uglerod filtirlanib 130 oC haroratda quritiladi. Olingan namuna TU-5 deb markalandi.
1-rasm. Texnik uglerod dispersiyasini sirt-faol modda va xelatlovchi
reagentlar yordamida barqarorlashtirish mexanizmi
Rasmda sulfanolning texnik uglerod yuzasiga adsorbsiyasi, zarralarning sterik to‘siqlar hosil qilishi orqali dispersiyalanishi hamda xelat hosil qiluvchi modda tomonidan yuzaga chiqib turgan metall ionlarining (Fe²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ Zn2+) xelatlab ajratib olinishi bosqichma-bosqich ko‘rsatilgan. Sulfanolning gidrofob dumlari uglerodga yopishadi, gidrofil bosh qismi esa suvga qaragan holda zarrachalar orasida barqarorlik yaratadi. Keyingi bosqichda xelat hosil qiluvchi molekulasi sirtga bogʻlangan metall ionlarini komplekslab, ularni uglerod yuzasidan ajratib olindi. Natijada texnik uglerodning, tozalangan va metall ionlardan yo’q fazasi hosil bo‘ladi. Ushbu olingan namuna TU -5 markali texnik uglerod deb nomlandi.
2-rasm. Polisiklik aromatik uglevodorodlari (PAU) ajralishiga sulfanol sirt
faol moddasining taʻsiri (T = 70 °C)
70 °C haroratda olib borilgan tajribalar natijalariga ko‘ra, sulfanol sirt faol moddasining konsentratsiyasi PAU ajralish jarayoniga sezilarli taʻsir ko‘rsatadi. Sulfanol miqdori oshirilganda dispers muhitda sirt tarangligining kamayishi natijasida uglerod zarrachalarining namlanishi yaxshilanadi va PAU molekulalarining uglerod yuzasidan desorbsiyasi faollashadi. 0.02 g/l konsentratsiyada PAU ajralishi maksimal darajaga (100 %) yetadi, bu qiymat optimal sharoit sifatida olindi. Sulfanol konsentratsiyasini oshirish esa mitsella hosil bo‘lishining kuchayishi va PAU molekulalarining qayta adsorbsiyalanishi tufayli jarayon samaradorligining pasayishiga olib keldi. Shu sababli, T=70 °C va sulfanol = 0.02 g/l sharoiti TU-5 markali texnik uglerod olishda PAU ni samarali ajratish uchun optimal deb qabul qilindi.
TU-5 namunaning YYM qiymati sanoat miqyosida N 220-N 330 sinfidagi texnik uglerodlarga yaqin bo‘lib u yuk ko‘taruvchi va yuqori mexanik talab qoʻyiladigan rezina mahsulotlar uchun maqbul hisoblanadi. Struktura indeksi quyidagicha hisoblab topildi. YYM miqdorini shu turdagi texnik uglerodlar uchun 80 sm3/kg deb olinsa N330, N 550 bo‘yicha
TU-5 uchun 𝑆𝐼𝑇𝑈−5 = 120.4−80
80 = 0.50 Shu tartibda formula bo‘yicha hisoblandi va maʻlumotlar qaysi toifaga tegishli ekanligi jadval ko‘rinishida batafsil izoxlab berildi.
1-jadval
Olingan TU-5 markali texnik uglerodning struktura indeksi qiymatlari
Namuna YYM sm3 /kg SI qiymati Struktura toifasi
TU-5 120.4 0.50 o‘rtacha-yuqori strukturali
Keltirilgan jadvalda olingan TU-5 markali texnik uglerodning struktura indeksi qiymati o‘rganilganda namuna o‘rtacha-yuqori strukturali ekanligi aniqlandi bunday texnik uglerodlar kauchuklarga mexanik mustahkamlik va ishqalanishga bardoshliligini oshiradi struktura indeksi texnik uglerod agregatlarining tarmoqlanish darajasi ichki bo‘shliqlar va agregatlararo bogʻlanish darajasini ifodalovchi nisbiy ilmiy ko‘rsatkichdir.
Xulosa: Olib borilgan tadqiqotlar natijasida texnik uglerodni sulfanol yordamida dispersiyalash va xelatlash jarayonlari uning sifat ko‘rsatkichlarini sezilarli darajada yaxshilashi aniqlangan. TU-5 markali namuna optimal sharoitlarda PAU va metall ionlardan samarali tozalandi hamda yuqori disperslikka ega bo‘ldi. Strukturaviy indeks (SI = 0.50) qiymati uning o‘rtacha-yuqori darajada tarmoqlangan agregat tuzilishga ega ekanligini ko‘rsatdi. Bunday tuzilma texnik uglerodning kauchuk va polimer matritsalarda mustahkamlovchi xossalarini oshiradi. Shuningdek, olingan natijalar texnik uglerodning ko‘p tarmoqli sanoat qo‘llanilishida samaradorligini tasdiqlaydi va ishlab chiqilgan texnologiyaning amaliy ahamiyatga ega ekanligini ko‘rsatadi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. Donnet, J.B., Bansal, R.C. Carbon Black: Science and Technology, 2018, pp. 233– 2. Wang, X. et al. Journal of Applied Polymer Science, 2021, pp. 118–124 3. Li, Y. et al. Carbon, 2020, pp. 75–82 4. Zhang, H. et al. Electrochimica Acta, 2022, pp. 301–308 5. Park, S. et al. Catalysis Today, 2021, pp. 210–218 6. Garcia, P. et al. Renewable Energy, 2020, pp. 98–105 7. Kuroda, K. et al. Pigment & Resin Technology, 2019, pp. 56–63 8. Singh, A. et al. Environmental Science and Pollution Research, 2022, pp. 411–420
Текст распознан автоматически из PDF и может содержать неточности.