Разработка и исследование композиционных материалов на основе модифицированных кремнезолей и дисперсных оксидов алюминия

• Автор: Хамова, Тамара Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ С ТЕХНИЧЕСКИ ЦЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ МЕТОДОМ ЗОЛЬГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ.

1.1. Зольгель технология и ее применение. Классификация синтезируемых .материалов.

1.2. Физикохимические основы формирования материалов методом зольгель технологии.

1.2.1. Современные представления о реакции гидролитической поликонденсации тетрпэтокснсилана
1.2.2. Влияние неорганических соединений на протекание реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана
1.2.3. Физикохимические процессы, протекающие в зольгель системах при термической обработке
1.3. Технологические особенности формирования .материалов .методом зольгель технологии

1.3.1. Технологические аспекты получения кремпезолей.

1.3.2. Технологические аспекты получения гетерогенных зольгель систем крсмпсзольднсперсный наполнитель

1.4. Практически важные свойства дисперсных систем

1.4.1. Реологические свойства дисперсных систем
1.4.2. Устойчивость дисперсных систем
1.4.2.1. Классическая теория устойчивости дисперсных систем ДерягинаЛандауФервеяОвербека ДЛФО
1.4.1.2. Обобщенная теория устойчивости дисперсных систем ДерягннаЛандауФервеяОвсрбска ДЛФО.
1.4.1.3. Теория гетерокоагуляции дисперсных систем.
1.5. Выводы и обоснование направления экспериментальных исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ КРЕМНЕЗОЛЬВЫСОКОДИСПЕРСНЫЙ ОКСИД АЛЮМИНИЯ
2.1. Описание основных технологических стадий формирования композиционных
порошков.
2.1.1. Синтез кремнезолей на основе тстраэтоксисилана, модифицированных неорганическими веществами и мягкими бионнлами различного происхождения
2.1.2. Синтез гетерогенных зольгель систем .модифицированный кремнезольвмсоколпсперснып оксид алюминия.
2.1.3. Синтез ксерогслсн и композиционных порошков
2.2. Методы и подходы при исследовании физикохимических процессов, протекающих в зольгель системах и формируемых на их основе ксерогелих и композиционных порошках
2.2.1. Метод экспериментального исследования структурообразоваиия кремнезолен на основе измерения и анализа их реологических свойств. Вискозиметрия
2.2.2. Методика исследовании пленкообразующей способности кремнезолей .
2.2.3. Методика экспериментального исследования струкзурообразования в гетерогенных зольгель системах модифицированный кремнезольвысокодисперсный оксид алюминия.
2.2.4. Мегод теоретического исследования структурообразоваиия в кремнезолях и гетерогенных зольгель системах. Расчет энергии парного взаимодействия частиц с привлечением теорий ДЛФО п гетерокоагулиции
2.2.5. Метод исследования физикохимических процессов, протекающих в ксерогелих и полученных композиционных порошках при термической обработке. Днфферснцнальнотсрмнческий анализ
2.2.6. Метод исследования фазового состава кссрогелей и полученных композиционных порошков при термической обработке. Рентгенофазовый анализ
2.2.7. Метод исследования структуры полученных композиционных порошков. Элекгроннозондовая микроскопия п микрорснтгеиоспектральиый анализ.
2.3. Методики оценки техникоэксплуатационных показателен синтезированных композиционных порошков
2.3.1. Методика оценки возможности использования композиционных порошков в качестве исходного сырья при формировании защитных покрытий на стальных подложках методом электродугового плазменного напыления
2.3.2. Методика оценки биологической активности композиционных порошков.
2.3.3. Методика оценки возможности использовании композиционных порошков в качестве исходного сырья и активаторов спекания в технологии
получения керамических абразивных материалов
2.4. Заключение
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА В ПРИСУТСТВИИ МОДИФИЦИРУЮЩИХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
3.1. Исследование структурообразоваиия кремнезолей на основе тстраэтокснснлана, модифицированных неорганическими веществами.
3.1.1. Экспериментальное исследование струкгурообразовання модифицированных кремнезолей тстраэтокснснлана на основе анализа их реологических свойств
3.1.2. Теоретическое исследование структурообразованни модифицированных кремнезолей тетраэтокснснлана с привлечением теорий ДЛФО.
3.2. Исследование пленкообразующей способности модифицированных кремнезолей тетраэтокснснлана
3.3. Исследование процессов, протекающих в ксерогелях на основе модифицированных кремнезолей тстраэтокснснлана при термической обработке.
3.4. Заключение
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ГЕТЕРОГЕННЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КРЕМНЕЗОЛЕЙ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА И ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ.
4.1. Исследование структурообразоваиия гетерогенных зольгель систем модифицированный кремнезольвысокодисиерсный уАЬОз или аАОз.
4.1.1. Экспериментальное исследование структурообразоваиия гетерогенных зольгель систем.
4.1.2. Теоретическое исследование структурообразоваиия гетерогенных зольгель систем.
4.2. Исследование процессов, протекающих в ксерогелях на основе гетерогенных зольгель систем при термической обработке
4.3. Исследование микроструктуры получаемых композиционных материалов по данным микрореитгеноспектрального анализа.
4.4. Заключение.
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ ЗОЛЬГЕЛЬ СИСТЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ
КРЕМНЕЗОЛЬВЫСОКОДИСПЕРСНЫЙ ОКСИД АЛЮМИНИЯ, В ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
5.1. Использование модифицированных порошков уАОз при формировании защитных покрытий на стальных подложках методом электр оду го во го плазменного напылении.
5.2. Использование модифицированных порошков уАОз и аАЬОз в качестве биоактивных добавок к строительным материалам.
5.3. Использование модифицированных порошков оЛОз в технологии получения керамических абразивных материалов
5.4. Заключение.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В Приложения помещены патент на изобретение РФ протокол испытаний БиНИИ СПбГУ акт о результатах испытания опытных кругов ООО ПАЗИ диплом 1 степени с вручением золотой медали Петербургской технической ярмарки за разработанную технологию, а также данные расчета энергии парного взаимодействия частиц в зольгель системах. Ускорение процесса структурообразования в кремнезолях на основе вЦОЕОд, гидролизоваииого в кислой среде иод влиянием модифицирующих неорганических веществ А1ЫОзз и СоМОзг. Технологические аспекты получения устойчивых гетерогенных зольгель систем модифицированный кремнезоль ЭКОЕвысокодисперсный у или аА0з. Анализ физикохимических процессов, протекающих в ксерогелях, полученных на основе модифицированных кремнезолей 8КОЕ, гетерогенных зольгель систем модифицированный кремнезоль ЗКОЕОвысокодисиерсный у или аАОз, а также в синтезируемых на их основе композиционных порошках при термической обработке 0 С. Разработка зольгель технологии получения па основе гетерогенных зольгсль систем модифицированный кремнезоль ЯОЕдвысокодисперсный у или аЛ0з, композиционных порошков различного функционального назначения. ГЛАВА 1. Зольгель технологии и ее применение. Зольгель технология, относящаяся к наиболее молодым и перспективным нанотехнологиям, поскольку позволяет получать нанокомпозиционные, содержащие наноразмерные включения оксидов, металлов, органических фрагментов или специальных добавок пигментов, люминофоров, нанопористые и наноразмерные неорганические и органонеорганические материалы, зародилась в XIX веке. Датой ее рождения следует признать год, когда французский технолог впервые получил тетраэтоксисилан i , , а затем в году обнаружил, что в присутствии влаги он легко превращается в гель , . Синтез материалов из золей на основе i4 начали осуществля ть уже в первой половине XX века. Одним из самых первых продуктов зольгель синтеза были тонкие пленки для оптики и микроэлектроники . В тоже время такие понятия, как зольгель процессы, зольгель технология появились гораздо позже, чем первые исследования в этом направлении. Первоначально для характеристики зольгель систем чаше всего использовали такие термины, как коллоидный или полуколлоидный раствор , а сам метод нередко называли растворной керамикой или химическим методом , , , , . Становление зольгель технологии в качестве самостоятельного научного направления, можно связывать с проведением в году первого международного симпозиума i , который продолжает проводиться каждые два года вплоть до настоящего времени и выходом в году книги С. Эта монография наиболее полно и систематически обобщает основные представления о зольгель процессе, научных концепциях и современных методах исследования, используемых для интерпретации наблюдаемых явлений. Помимо этого, в году появляется специальный международный журнал i , издаваемый v i i, посвященный исключительно проблемам зольгель науки и технологии. Большой вклад в становление научной базы зольгель технологии внесли фундаментальные работы отечественные ученых К. А. Андрианова, М. Г. Воронкова, И. В. Гребенщикова 9, , . Процесс получения материалов и композиций зольгель методом состоит из нескольких стадий, которые представленм па Рис. Рис. Первая стадия зольгель технологии это получение золя. Согласно i и 1, золь это коллоидная суспензия тонкодисперсных твердых частиц в жидкости. Коллоиды эго суспензии, в которых дисперсная фаза гак мала 1 1 ООО нм, что гравитационные силы пренебрежительно малы, а доминирующими являются короткодействующие силы, такие как ВандерВаальсовское притяжение и взаимодействие между поверхностными зарядами. Инерция дисперсной фазы весьма мата, поэтому возникает броуновское движение частиц броуновская диффузия, т. В зольгсль технологии золи подразделяют на два основных типа коллоидные и полимерные . Коллоидные золи представляют собой устойчивые суспензии коллоидных частиц различных соединений в воде золи серебра, бемита, двуокиси титатна и т. Так, в результате полнконденсации водных растворов кремниевых кислот получают гидрозоли кремнезема, имеющие чрезвычайно широкое применение. Они выпускаются в большом ассортименте размер частиц может составлять от 5 до нм, а концентрация дисперсной фазы до мас.