Агрегативна стійкість водних індивідуальних та гетеродисперсій нітриду кремнію, оксидів алюмінію та ітрію - Автореферат

Національна Академія наук України Інститут біоколоїдної хімії імені Ф.Д. Овчаренка Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук «Агрегативна стійкість водних індивідуальних та гетеродисперсій нітриду кремнію, оксидів алюмінію та ітрію» Безугла Тетяна Миколаївна Київ - 2000 Вступ Актуальність теми. Колоїдно-хімічний підхід до вивчення поведінки дисперсних систем у більшості випадків зумовлений необхідністю встановлення механізмів стабілізації-дестабілізації дисперсій, що дає можливість аналітичного передбачення відгуку системи на зовнішній вплив, а також визначення умов стійкості або коагуляції. Основою всіх сучасних досліджень в цій області є класична фізична теорія стійкості гідрофобних колоїдів Дерягіна-Ландау-Фервея-Овербека (ДЛФО), яка пояснює поведінку великого числа колоїдних систем, а також їхню реакцію на присутність електролітів. Серед матеріалів нової техніки з унікальними механічними, термічними та термохімічними властивостями особливу увагу привертає нітрид кремнію, отриманий при плазмохімічному синтезі, а також композиції на його основі, до складу яких входять деякі оксиди, що використовуються як активатори процесу спікання при виготовленні сучасної високотемпературної та інструментальної кераміки. Робота виконувалась на кафедрі фізичної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках держбюджетної теми №177 “Механізм стабілізації полімервмісних гетерокоагулюючих дисперсних систем” (номер держреєстрації 0194U024462) та держбюджетної теми №Ф4/398-97 Фонду фундаментальних досліджень Міннауки України (грант №3.4/25) “Загальні закономірності стійкості і коагуляції багатофазних дисперсних систем на основі ультра дисперсних порошків тугоплавких сполук”. Метою даної роботи є з’ясування природи стійкості і механізмів коагуляції водних індивідуальних та гетеро дисперсій нітриду кремнію, оксидів алюмінію та ітрію, поведінка яких, як можна було передбачити, ускладнена великою гідратацією поверхні часточок, а також визначити можливість стабілізації гетеро дисперсій шляхом додавання водорозчинного полімеру (поліоксиетилену). На основі вивчення електроповерхневих властивостей та коагуляції під дією електролітів, а також розрахунку потенціальних кривих взаємодії часточок, в даній роботі визначені чинники, що забезпечують агрегативну стійкість індивідуальних дисперсій нітриду кремнію, оксидів алюмінію та ітрію. Показано, що при певних рН додатково до електростатичної складової розклинюючого тиску в вивчених дисперсіях великого значення набуває структурна, а іноді навіть стерична, складова, що зумовлює підвищену стійкість систем до дії електролітів, яка полягає в тому, що закінчення розвитку коагуляційних процесів відбувається при дуже великих (порядку моль/л) концентраціях електроліту. Встановлено, що адсорбція неіонного гнучко ланцюгового полімеру ПОЕ відбувається тільки на поверхні часточок нітриду кремнію і не відбувається на високо гідратованих поверхнях оксидів. Насичені адсорбційні шари високомолекулярних зразків полімеру стабілізують дисперсію нітриду кремнію в усьому вивченому інтервалі рН за винятком фракції з часточками, більшими 2-3 мкм, які агрегують за без бар’єрним механізмом у дальньому потенціальному мінімумі, глибина якого залежить від молекулярної маси полімеру та розміру часточок, а також іонної сили розчину. Козловим І.С. Розрахунки потенціальних кривих взаємодії часточок дисперсних систем та аналіз поведінки досліджуваних суспензій проводився під керівництвом професора Єременка Б.В. та при участі канд. хім. наук Малишевої М.Л. Апробація результатів дисертації. За літературними даними, цей шар, подібний до щетини, складається з частково іонізованих ланцюгів полікремнійових кислот, які відходять від твердої поверхні за рахунок електростатичного відштовхування як між собою, так і від зарядженої тим самим знаком поверхні.