Технологические основы улучшения оптических характеристик силикатных стекол

• Автор: Аткарская, Алла Борисовна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 397 с. : ил. + Прил. (с. 314-397: ил.)

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы.

1 Аналитический обзор современного состояния теории и практики улучшения оптических характеристик стекла

1.1 Оптические характеристики стекла.

1.2 Потери света в стекле

1.3 Роль окислительновосстановительных процессов в производстве силикатных материалов.
1.4 Взаимосвязь оптических характеристик стекла с окислительновосстановительными процессами
1.5 Корректировка оптических характеристик стекла нетрадиционными методами в рамках нанотехнологии.

1.6 Выводы и цель работы.

2 Материалы и методы исследования

2.1 Монолитные стекла объекты исследования.

2.2 Сырьевые материалы и приготовление традиционной и золь
гель шихты.
2.3 Варка стекла.
2.4 Физикохимические методы исследования свойств монолитных стекол.
2.5 Зольгель покрытия и композиты.
2.5.1 Приготовление и нанесение пленкообразующих
растворов
2.5.2 Методы исследования структуры и свойств пленкообразующих растворов, покрытий и композитов.
3 Управление оптическими характеристиками технических силикатных стекол посредством регулирования их окислительновосстановительного потенциала
3.1 Взаимосвязь равновесия железа с оксидным составом матрицы
экспериментальных щелочеборосиликатных стекол
3.2 Закономерности формирования окислительновосстановительного потенциала стекла в зависимости от вида сырья для приготовления шихты
3.3 Особенности совокупного влияния нескольких параметров технологии на окислительновосстановительный потенциал экспериментальных щелочеборосилигсатных стекол.
3.4 Влияние основности матрицы стекол на окислительновосстановительное равновесие элементов переменной валентности при их совместном присутствии
3.5 Зависимость интегрального свстопропускания бесцветных промышленных кронов от окислительновосстановительного потенциала
3.6 Формирование окислительновосстановительного потенциала и равновесия валентных форм железа в результате одновременного1 действия нескольких технологических факторов при промышленном производстве кронов.
3.7 Эффективность действия корректирующих добавок на изменение равновесия оксидов железа и светопропускание цветных промышленных оптических стекол.
3.8 Выводы
4 Улучшение качества силикатного стекла технического назначения
по включениям с целью повышения его спектральных характеристик
4.1 Взаимосвязь кислотноосновных свойств матрицы промышленных бесцветных кронов и флинтов с окислительно восстановительным равновесием в них оксидов мышьяка и сурьмы и процессом осветления
4.2 Применение зольгель шихт для улучшения технологических свойств тугоплавких и коррозионоактивных силикатных стекол
4.3 Выводы
5 Роль окислительновосстановительного потенциала в изменении светопропускания и однородности листового флоатстекла строительного назначения
5.1 Формирование равновесия валентных форм железа в стекле строительного назначения под влиянием единичных факторов
5.1.1 Влияние концентрации железа на равновесие его валентных форм в листовом стекле
5.1.2 Взаимосвязь соотношения шихтастеклобой с положением равновесия РеПРеШ и оптическими свойствами флоатстекла
5.1.3 Зависимость окислительновосстановительного потенциала стекломассы от продолжительности варки флоатстекла в условиях промышленного производства
5.2 Особенности влияния концентрации двухвалентного железа на температуру варки и оптические характеристики листового флоатстекла
5.3 Роль корректирующих добавок шихты в формировании окислительновосстановительного потенциала листового стекла.
5.4 Закономерности совместного действия нескольких основных технологических факторов на окислительновосстановительный потенциал флоатстекла
5.5 Влияние теплопрозрачности стекломассы на выход качественного флоагсгекла.
5.6 Выводы
6 Физикохимические основы улучшения оптических свойств листового стекла посредством модифицирования поверхности зольгель покрытиями
6.1 Исследование некоторых характеристик композитов с двух и трехкомпонентными пленками
6.1.1 Пленкообразующая способность двухкомпонентных систем и свойства композитов.
6.1.2 Окраска зольгель пленок оксидами бэлементов.
6.1.3 Миграция компонентов подложки в зольгель покрытие.
6.1.4 Взаимосвязь микротвердости композитов со структурой зольгель пленок.
6.1.5 Барьерные пленки ЭЮ и их влияние на свойства модифицированного стекла.
6.1.6 Зависимость свойств композитов от стороны подложки из флоатстекла.
6.2 Изучение оптических и эксплуатационных свойств композитов
с зольгель покрытиями системы ВОзРе2ОзТЮ2.
6.2.1 Влияние физикохимических процессов при нанесении пленок на свойства модифицированного стекла
6.2.2 Взаимосвязь характеристик 2,5 пленкообразующего раствора, покрытий и композитов
6.2.3 Зависимость свойств композитов от длительности хранения 2,5 пленкообразуютцего раствора.
6.2.4 Свойства композитов, полученных нанесением 5 золей.
6.2.5 Сопоставление характеристик модифицированного стекла, полученного нанесением растворов 2,5 и 5 концентрации.
6.3 Влияние параметров технологии на оптические и эксплуатационные свойства композитов с покрытиями системы ВЬОзРе2ОзТЮ2.
6.3.1 Действие избытка воды и кислоты на характеристики
золей и композитов.
6.3.2 Зависимость свойств модифицированного стекла от
режима обжига
6.3.3 Влияние вида алкоксида титана на качество композита.
6.3.4 Длительность хранения пленкообразующих растворов
6.3.5 Взаимосвязь свойств композитов с режимами нанесения пленок.
6.3.6 Влияние оптических характеристик подложки на свойства композитов.
6.4 Регенерация растворов в зольгель технологии.
6.5 Разработка опытнопромышленной технологии модифицированного свето и солнцезащитного стекла
6.6 Выводы.
7 Опытнопромышленные испытания и внедрение результатов
исследований.
Основные выводы и результаты работы
Список использованной литературы


При формировании клинкера распределение по клинкерным фазам ионов примесного железа, ответственного за окраску цемента, предопределяется химическим составом клинкера, соотношением оксидов железа и алюминия, предельным коэффициентом распределения примеси железа, длительностью пребывания клинкера в зоне спекания печи, окислительновосстановительным характером среды при обжиге и охлаждении, способом охлаждения клинкера . Портландцементаый клинкер представляет собой преимущественно поликристаллический продукт с небольшой долей стекловидной фазы, и его цветовые характеристики зависят от распределения окрашивающих примесей в клинкерных минералах. Для получения клинкера с наилучшей белизной необходимо фиксировать ионы железа в наименее окрашиваемых фазах трехкальциевого силиката ЗСаОв8Ю2 С и двух кальциевого силиката 2СаЮ2 С или в стеклообразном состоянии. О Бе и Ре Ре снижают содержание Ре3 до 0,5 , а для предотвращения образования четырех кальциевого алюмоферрита 4СаОА Ре3 С4АР и внедрения Рез в основные клинкерные минералы СзБ и С используют охлаждение закалкой в воде рис. Рис. Комбинация восстановительных условий на стадии обжига и охлаждение в воде позволяет иметь клинкер с высокой белизной, отвечающей первому третьему сортам по ГОСТ 5. Традиционный краснокоричневый цвет кирпича, переходящий при восстановительных условиях обжига в черный, обусловлен примесью соединений железа в исходном сырье и не удовлетворяет современным требованиям к декоративным свойствам этого массово производимого строительного материала. Изучению возможностей его отбеливания посвящены работы . Фиксация окрашивающих ионов Бе в стеклофазе, формирующейся при спекании керамических материалов, а не в кристаллических железосодержащих фазах, уменьшает светопоглощение и обуславливает осветление керамических масс. Для достижения этого эффекта в шихту для формования вводят повышенное количество СаСОз и до 0,5 легкоплавких соединений щелочных металлов в качестве минерализатора ,. Не менее важны окислительновосстановительные процессы в технологиях производства тугоплавких неметаллических материалов, использующих нетрадиционные источники энергии, например, плазму при синтезе минералов, формировании покрытий технического и декоративного назначения и др. Так, авторы , установили, что плазма, для которой рабочим газом являлся аргон, благоприятствует частичному восстановлению оксидов переменной валентности, т. Оксиды переходных элементов оказывают влияние не только на оптические характеристики силикатных материалов, но и на ряд не менее важных эксплуатационных свойств, например, на поверхностное натяжение расплавов, определяющее адгезию стеклоэмалевых покрытий к металлам . В связи с этим окислительновосстановительные условия варки и выработки бесцветного и окрашенного стекла различного назначения играют первостепенную роль в производстве. Они ответственны за оптические свойства светопропускаиис, параметры технологии варки и формования, зависящие от теплопрозрачности, и качество беспузырность, однородность и др. Из раздела 1. Двухвалентное железо интенсивно поглощает излучение в видимой и смежной с ней инфракрасной областях спектра, ухудшая интегральное светопропускание бесцветного стекла с одной стороны, и затрудняя проникновение тепла от факела сжигаемого топлива вглубь стекломассы при варке и удаление его при охлаждении, инициируя тем самым появление неоднородностей химического и термического происхождения. Шрео Шрегоз гпрси и Шреобт массовое содержание в стекле соответственно оксидов двух и трехвалентного железа, двухвалентного и общего железа в пересчете на металл, . Общую концентрацию железа в стекле без различия валентных форм традиционно определяют фотоколориметрическим, химикоспектральным и спектрофотометрическим методами 1, . Для раздельной оценки содержания РеН, РеШ применяют спектрофотометрию, фотолюминесцснтную спектроскопию, квадратно волновую вольтамперометрию и Мессбауэровскую спектроскопию . Влияние матрицы на равновесие РеГ1 РсШ обусловлено соотношением в сплаве кислотных и основных оксидов. С увеличением кислотности при прочих равных условиях равновесие смещается в сторону образования оксидов низшей валентности . Для оценки уровня кислотности основности матрицы привлекают коэффициенты основности Косн, рассчитываемые, например, по выражениям ,
или
Ме2Р МсО 1. БЮ2 ВгО, КгО 0,0 ВаО 0,3 2пО 0,7 СаО 0,7 РЬО Л0, 1.