Оптимизация технологии получения высокопористых блочных изделий на основе алюмосиликатных мезопористых материалов

• Автор: Неизвестная, Светлана Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Мезопористые силикатные и алюмосиликатные материалы материалы

1.2 Блочные изделия различной структуры

1.3. Технологии получения мезо- и микропористых силикатных и

алюмосиликатных материалов в виде блочных изделий

1.4. Постановка задач диссертационного исследования

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Методы исследования свойств ВПЯБ изделий на основе силикатных и алюмосшикатных мезопористых материалов
2.2 Расчетно-аналитические методы исследования свойств ВПЯБ изделий на основе силикатных и алюмосшикатных мезопористых материалов
2.3 Исходные вещества и материалы
2.4 Планирование экспериментальных исследований и методика
анализа экспериментальных данных
Выводы к главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕМПЛАТНОГО СИНТЕЗА АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И СИЛИКАТНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ ТЕМПЛАТА ПАВ СОСТАВА ПЭО - СТЕАРИНОВАЯ КИСЛОТА
3.1 Исследование процессов мицелообразования ПАВ состава ПЭО -стеариновая кислота
3.2 Исследование процессов гидролиза и гелеобразования силикатных

и алюмосиликатных систем на основе мицеллообразующих растворов
ПАВ состава ПЭО - стеариновая кислота
3.3 Исследование влияния технологических процессов получения ВПЯБ изделий на совокупность их сорбционно-текстурных свойств
Выводы к главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ВПЯБ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТНЫХ И АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ МЕЗОПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ ДУБЛИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ППУ
4.1 Разработка принципиальной технологической схемы получения ВПЯБ изделий путем дублирования структуры ППУ
4.2 Исследования влияния технологических процессов получения ВПЯБ изделий на совокупность их физико-хгшических
свойств
4.3 Исследования влияния технологических процессов получения ВПЯБ изделий на совокупность их структурно-механических свойств
4.4 Оптимизация процессов получения ВПЯБ изделий основе
силикатных и алюмосиликатных мезопористых материалов
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Мезопористые силикатные и алюмосиликатные материалы обладают уникальными геометрическими и физико-химическими свойствами. Прежде всего, это регулярно ориентированная в пространстве и однородная по диаметру пористая структура, имеющая характерные размеры пор в диапазоне от 2 до 50 нм, и объединенная в надмолекулярную решетку с единой геометрией. Конструирование таких материалов, осуществляемое посредством самосборки с использованием темплатного синтеза за последние два десятилетия распространилось чрезвычайно широко. В настоящее время получены упорядоченно-пористые материалы, включающие в себя обширный ряд наименований МСМ, БВА, ББМ, ЕОИ, К1Т и др., с различной иерархией пористой структуры (кубической, гексагональной, ламеллярной) для силикатного и алюмосиликатного состава [1]. В литературе описан широкий ряд комбинаций, концентраций компонентов, варианты приведения их во взаимодействие, этапы и условия проведения синтеза мезопористых силикатных и алюмосиликатных материалов. Разнообразие упомянутой информации крайне велико. Вместе с тем следует отметить, что фундаментальным вопросом изучения химии синтеза таких силикатных и алюмосиликатных материалов остается детальное понимание механизма формирования мезопористой структуры и закономерностей темплатного процесса структурообразования, а также влияние на него таких факторов как природа и концентрация используемого ПАВ, pH и температура реакционной среды, природа и концентрация неорганического прекурсора. При этом к настоящему времени так и не найдено «мягких» условий синтеза таких материалов.
Вопрос упрощения процедуры синтеза приобретает особую актуальность, поскольку тематика исследований смещается в сторону применения мезопористых материалов, а значит и увеличения объема их синтеза. Кроме того, одной из основных проблем в области синтеза мезопористых силикатных и алюминатных материалов остается то, что конечные продукты получаются в виде
когда в качестве связующего вещества используются глинистые связующие, а в качестве активного компонента цеолиты, то связующее может быть посредством гидротермальной обработки трансформировано в активный компонент (цеолит) [120, 121], в этом случае конечное изделие представляет собой блок, состоящий практически на 100% из активного компонента.
Блочные изделия с высокопористой ячеистой структурой или в дальнейшем именуемые нами как высокопористые ячеистые блочные (ВПЯБ) изделия (см. рисунок 15) являются перспективным классом материалов и получают в настоящее время свое применение в различных областях промышленности и транспорта [122, 123] в качестве носителей катализаторов [124 - 127], интенсификаторов массо- и теплообмена [128], газораспределителей [129], разделителей парогазовых сред [130], токоприемников для топливных элементов, звукопоглощающих и композиционных материалов [131].
Рисунок 15 - Фотографии различных ВПЯБ изделий
ВПЯБ изделия имеют высокую пористость и проницаемость, развитую регулируемую поверхность, высокую прочность при сжатии 0,4 -0,8 МПа и более [132]. ВПЯБ изделия могут быть изготовлены из металлов и их оксидов (металлические и оксидные ВПЯБ) [76], керамических материалов (керамические ВПЯБ) [133 — 135]. ВПЯБ изделия можно получить различными способами [76]. Наиболее часто их изготавливают пропиткой пенополиуретана (ППУ) исходным шликером с последующим выжиганием полимерной матрицы. Схема этого процесса приведена на рисунке 16. Подготовку частиц шликера производят с целью увеличения их плотности укладки, обеспечения высокой