Синтез шихт для стекол радиационно-технического назначения

• Автор: Онищук, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 189 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Состояние проблемы Технологии шихт для стекол специального назначения. Аналитический обзор 1

1.1. Традиционный способ и особые методы приготовления стекольных шихт.

1.2. Зольгель технология стекольных шихт

1.2.1. Развитие зольгель технологии

1.2.2. Основы зольгель технологии.

1.2.3. Современное состояние исследований зольгель технологии стекла.

1.3. Стекло в атомной технике.

1.3.1. Радиаииониостойкие стекла

1.3.2. Дозиметрические стекла

1.3.3. Радиационнозащитные стекла.
1.4. Выводы.
ГЛАВА 2. Теоретическое обоснование выбора цели и направления
исследований
ГЛАВА 3. Материалы, аппаратурное оформление и методы
исследований
3.1. Материалы, использованные при проведении исследований
3.2. Аппаратурное оформление.
3.3. Методы испытания синтетических стекольных шихт
3.4. Методы расчета структурнохимических параметров, технологических характеристик и физикохимических
свойств экспериментальных стекол.
3.5. Методы испытания экспериментальных стекол.
3.6. Математическая обработка результатов измерений.
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. Физикохимические принципы моделирования
составов стекол.
4.1. Моделирование составов стекол в системах
3i и i
4.2. Априорная оценка структурнохимических параметров, технологических характеристик и физикохимических свойств
4.3. Выводы
ГЛАВА 5. Разработка способа и установление оптимальных параметров
синтеза шихт
5.1. Синтез шихт для стекол системы 3i.
5.2. Определение оптимальной нормы воды при синтезе шихт для стекол системы 3i
5.3. Оптимизация скорости перемешивания ингредиентов при синтезе шихт для стекол системы 3i.
5.4. Синтез шихт для стекол системы 0i.
5.5. Определение оптимальной нормы воды при синтезе шихт для
стекол системы 0i
5.6. Оптимизация скорости перемешивания ингредиентов при синтезе шихт для стекол системы i
5.7. Определение степени полимеризации и фракционного состава синтетических шихт
5.8. Выводы.
ГЛАВА 6. Изучение процессов трансформации синтетическая шихта
стекло. П
6.1. Теоретическое обоснование преимущества зольгель технологии
при низкотемпературном синтезе стекол.
6.2. Физикохимические процессы трансформации синтетическая
шихта стекло
6.3. Синтез экспериментальных стекол.
6.4. Выводы
ГЛАВА 7. Физикохимические и эксплуатационные свойства
экспериментальных стекол
7.1. Определение физикохимических свойств экспериментальных
стекол.
7.2. Эксплуатационные свойства экспериментальных стекол
7.2.1. Дозиметрические свойства экспериментальных стекол системы 0.
7.2.2. Радиационнозащитные свойства экспериментальных стекол системы НаРЬ08Ю2.
7.3. Выводы
Основные выводы и результаты
Литература


Для производства высокооднородных, особо чистых специальных стекол и стеклокристаллических материалов в последние годы в практике стекловарения применяют синтетические шихты - смеси растворимых стеклообразующих компонентов, взаимодействие между которыми уже при низких температурах приводит к образованию однородной аморфной композиции, последующее нагревание которой дает расплав стекла. На сегодняшний день известны 3 метода получения синтетических шихт -соосаждения, гидролиза и топохимический. Метод соосаждения основан на смешении золя или геля кремневой кислоты и истинных растворов соединений компонентов, необходимых для получения запланированного состава стекла. Такие растворы получили название по-луколлоидных, а их приготовление значительно усложняется тем, что катионы компонентов раствора ускоряют коагуляцию коллоидных частиц, приводящую к образованию промежуточных осадков. Поэтому при приготовлении синтетических шихт обычно используются растворы солей металлов, обладающих наибольшей растворимостью при комнатной температуре; известен также оптимальный порядок сливания и гомогенизации различных растворов [-]. Водные растворы соединений компонентов смеси позволяют обеспечивать высокую химическую однородность на стадии смешения и образовании стекла. При соосаждении растворов образуется гель, в котором все компоненты распределены равномерно. После просушивания при низких температурах (Ч°С) гель прокаливается (0-0°С) для удаления газообразных продуктов термического разложения. Полученную порошкообразную смесь используют для варки стекла. Стекла из синтетической шихты образуются при более низких (на 0-0°С) температурах по сравнению со стеклами на основе традиционных шихт, имеют более высокую однородность. Смеси растворов нашли применение и при осаждении тонких стекловидных покрытий различного назначения и получении волокон [-]. Получение синтетических шихт методом гидролиза заимствовано из химии металлоорганических соединений, где в качестве исходной смеси используют органические и другие соединения соответствующих элементов. Исходная смесь образуется из соединений, легко реагирующих друг с другом и легко растворяющихся в общем растворителе. Получение стекла включает следующие стадии: смешение органических соединений металлов; их гидролиз; нагрев продуктов гидролиза с целью отщепления спирта из алкоголятов и испарения растворителя; поликонденсация с образованием полуколлоидной системы, нагрев которой до температуры стеклования приводит к переходу в стеклообразное состояние. По этому методу можно получать стекла, стеклокристаллические материалы, кристаллы и защитные пленочные стекловидные покрытия. Топохимический метод приготовления шихты основан на поглощении твердой фазы других компонентов из растворов соединений, соответствующих заданному составу стекла. Обычно используется гель кремневой кислоты, который получают обработкой метасиликата натрия соляной или азотной кислотой. Получение синтетической шихты проводят путем последовательного введения в кремиегель растворов солей соответствующих металлов. Затем следует стадия сушки смеси. При нагревании полученной по этому способу синтетической шихты до Tg происходит ее стеклование. Следует отметить, что из приведенных методов получения синтетических шихт наибольшее распространение получил метод соосаждения, получивший название «золь-гель» технология получения синтетических шихт. Болес подробно на описании работ по развитию золь-гель технологии остановимся в следующем разделе. Первые сведения о золь-гель технологии (ЗГТ) относятся к году, когда Гефкен и Бергер сообщили о получении монооксидных покрытий с помощью золь-гелевого процесса, а Шрейдер разработал физические основы тонких пленок, получаемых с помощью этого процесса [,]. Первые изделия появились на рынке в году. В году началось серийное производство автомобильных зеркал заднего вида (ТЮ2-8Ю2-ТЮ2), в - выпуск антиотражающих покрытий (ТЮ2/8ЮгТЮ2-8Ю2), и в году - солнцезащитных окон. С этого момента золь гель технология развивалась достаточно интенсивно, о чем свидетельствует кривая роста (рис. Рис. Основные принципы химических реакций и технологического процесса изготовления пленок стали известны после того, как в году Дислич и Хинц детально исследовали химические основы многокомпонентных оксидов.