Каменоугольный пек.

Каменноугольный пек является основным и преобладающим видом свя­зующего вещества, применяемого в производстве углеродных материалов.

Каменноугольный пек изготавливается из каменноугольной смолы, полу­чаемой при производстве металлургического кокса. Поэтому объем получаемой смолы, которая служит сырьем для получения пека и пекового кокса одновре­менно, напрямую зависит от объема производства и потребления металлургического кокса. Средний выход смолистых веществ от шихты коксования со­ставляет 2 - 4, 5 %. Выход смолы тем больше, чем больше (при прочих равных услови­ях) выход летучих из коксуемого угля, и колеблется в количестве 80 - 120 г смолы на 1 м³ коксового газа.

В зависимости от температуры размягчения пеки делятся на группы °С:

- мягкие (МП), tp < 55;

- среднетемпературные (СТП) t_p = 60 - 90;

- высокотемпературные (ВТП) tp > 90.

Пеки с большей tp дают больший выход коксового остатка. Высокотемпе­ратурные пеки получают из среднетемпературных путем их окисления возду­хом и отгонки наиболее легких компонентов. В результате этих процессов про­исходит сшивание молекул и увеличение их молекулярной массы.

Среднетемпературные пеки дают лучше графитирующийся кокс, а высо­котемпературные, давая больший выход кокса.

По своему составу пек является сложной смесью углеводородов. Предпо­лагают, что в каменноугольной смоле содержится около 10000, а в пеке - до 5000 различных соединений, состоящих в основном из 2 - 7 бензольных колец, соединенных одинарными связями или метиленовыми мостиками. Кроме аро­матических соединений в пеке обнару­живаются и алифатические соединения.

Нагревание пеков до температур 390 - 425 °С приводит к тому, что в них образуется новая фаза. Это так называемая мезофаза, обладающая свойствами жидких кристаллов.

Мезофаза обладает свойствами жидкостей (большая текучесть, способ­ность находиться в каплевидном состоянии, слияние капель при соприкосновении) и свойствами кристаллических тел (упорядоченность молекул). С увели­чением температуры и продолжительности термообработки в реакционной мас­се происходит увеличение доли мезофазы. В конечном итоге весь пековый материал, не содержащий свободный углерод, переходит в жидкокристаллическое состояние и летучие продукты. При даль­нейшем увеличении температуры и продолжительности термообработки про­исходит процесс затвердевания мезофазы. Таким образом, в период мезофазного превращения закладываются основные структурные осо­бенности, определяющие свойства углеродных материалов.

При разделении пека на фракции различают три основные фракции (группы):

- Вещества, растворимые в бензоле и петролейном эфире – мальтены, красно-коричневая мазеподобная масса с выходом летучих бо­лее 90 %.

- Вещества, растворимые в бензоле (толуоле), но не растворимые в пет­ролейном эфире - асфальтены, или. Имеют вид пека, черно-бурого цвета, температура размягчения 70-100 °С, выход летучих 48 - 63 %.

- Вещества, нерастворимые в бензоле (толуоле) - нерастворимый остаток (свободный углерод). Представляют собой черный порошок. Выход летучих от 14 до 25%.