СВЧ карбонизация хлопкового волокна для получения углеродных материалов

摘要

Представлены результаты сравнительных исследований структурных и физико-химических особенностей карбонизированных образцов хлопковых волокон, полученных сверхвысокочастотным (СВЧ) методом и стандартным (термическим) методом. Получены зависимости изменения температуры образцов в процессе СВЧ-карбонизации. Выявлена неоднородность морфологии поверхности волокон по сечению СВЧ карбонизированного образца. Показано, что для структуры поверхностных слоев характерны два механизма разрушения волокон: многочисленные хрупкие поперечные изломы и раскрашивания волокон в местах вздутий (резкого увеличения их диаметра) и распушение поверхности на извитые фибриллы с поперечным размером 50 - 300 нм за счет деструкции наружных слоев вторичной стенки волокна. В центральной области деструкция волокон происходит путем образования продольных межфибриллярных щелей и расслоения вторичной стенки волокна, что приводит к образованию пор с размерами 50 - 200 нм. Установлено, что в процессе СВЧ карбонизации центральная часть образца почти полностью освобождается от примесей, которые осаждаются на волокнах поверхностных слоев. Показано, что интегральная адсорбционная емкость СВЧ карбонизированного образца выше адсорбционной емкости образца, карбонизированного термическим методом (126 и 47 мг/г соответственно). Обнаружено, что при СВЧ воздействии длительностью 10 мин в карбонизируемом материале появляются области с адсорбционной емкостью ~ 350 -450 мг/г, сопоставимой с емкостью активированных стандартным методом образцов.