Діагностика поверхні силікатного скла з використанням явища активованої термоемісії - Автореферат

Внаслідок погіршення екологічного стану довкілля спостерігається прискорене руйнування поверхні скла, яке спричиняє втрату гарантованих хімічним складом експлуатаційних властивостей. Цей недолік можна усунути на виробництві своєчасним виявленням партії скла з підвищеним вмістом лужних компонентів на поверхні. Безперервний контроль хімічного стану поверхні стрічки скла сьогодні не здійснюється, тому що заводські лабораторії не забезпечені необхідним обладнанням для експрес-аналізу хімічного стану поверхні скла. У звязку з цим виникла необхідність принципово нового підходу до питання оцінки хімічного стану поверхні скла та розробки на його основі нових методик, які б дозволили позбутись вищенаведених недоліків. на основі проведених досліджень розробити принципову схему діагностики хімічного стану поверхні скла в неперервному режимі з використанням явища активованої термоемісії;В першому розділі «Огляд літератури» наведена стисла характеристика структури та властивостей поверхні силікатного скла з позиції експлуатаційних властивостей поверхні, на підставі якої зроблено висновок про необхідність діагностики його поверхні в неперервному режимі. З метою встановлення звязку між методом термічної вилуговуваності та методом формових поверхонь (МФП) проводилось дослідження хімічної стійкості поверхні скла по ширині стрічки зразків листового скла розміром 10?10 см, відібраних протягом десяти днів із двох машин БВВС. Це викликано тим, що продукти взаємодії вологи зі склом не виводяться із зони реакції і гідроксиди лужних та деяких лужноземельних металів викликають глибокі руйнування поверхні скла, спричинюючи при цьому втрату прозорості. Розрахунок коефіцієнтів кореляції між температурою початку емісії та енергією активації (r = 0,99) свідчить про те, що хімічний стан поверхні скла в першу чергу характеризується енергетичним станом лужних іонів в поверхневому шарі. На прикладі натрійборосилікатного скла показано, що в процесі емісії іонів з поверхні скла основну роль відіграє структура самої поверхні, тобто в залежності від виду та кількості катіонів, що вводяться в скло, буде змінюватись компактність структури, в результаті чого буде змінюватись Тпе.Розроблено метод контролю хімічного стану поверхні силікатного скла, який передбачає визначення температури початку емісії як критерію оцінки енергетичного стану лужних катіонів на поверхні скла. Метод термоемісії, на відміну від стандартних методів, дає можливість неперервно контролювати стан поверхні безпосередньо у виробничому циклі вироблення скла. На основі проведених експериментальних даних по дослідженню процесу активованої термоемісії встановлено критерій оцінки стану поверхні силікатного скла та показано вплив на нього різних чинників, основними з яких є різниця потенціалів, товщина скла та міжелектродна віддаль. При вмісті 15-20% Na2O в склі Тпе змінюється на 8 ОС при зміні вмісту Na2O на 1%.Сумісна присутність двох оксидів у склі призводить до підвищення значень Тпе та енергії активації.

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опублікований в наступних роботах

1. Шевченко В.В., Кучера Я.Й., Равлінко Т.Г. Дослідження термічної вилужності промислових скел // Вісник ДУ «Львівська політехніка», «Хімія, технологія речовин та їх застосування».-Львів. - №361. - 1999.-С. 22-23.

2. Кучера Я.Й., Шевченко В.В. Дослідження вилуговуваності поверхні листового скла з різним термічним минулим // Вісник НУ «Львівська політехніка», «Хімія, технологія речовин та їх застосування».-Львів. - №488. - 2003.-С. 96-99.

3. Пат. 57582 А. Україна, МПК G01N33/38. Спосіб визначення хімічної стійкості скла /Шевченко В.В., Кучера Я.Й./. - №2002108111. Заявл. 14.10.2002; Опубл. 16.06.2003.-Бюл. №6.-С. 1-6.

4. Шевченко В.В., Кучера Я.Й. Дослідження зон контакту в композиціях на основі неорганічних скел // 2 Международная научно-техническая конференция «Композиционные материалы».-Киев: НТУУ «КПИ». - 2001.-С. 47.

5. Шевченко В.В., Кучера Я.И. Изучение эмиссионных свойств поверхности стекла // Международная научно-техническая конференция «Новые технологии в химической промышленности».-Минск. - 2002.-С. 133.

Размещено на .ru

1. Розроблено метод контролю хімічного стану поверхні силікатного скла, який передбачає визначення температури початку емісії як критерію оцінки енергетичного стану лужних катіонів на поверхні скла. Метод термоемісії, на відміну від стандартних методів, дає можливість неперервно контролювати стан поверхні безпосередньо у виробничому циклі вироблення скла. Це суттєво відрізняє запропонований метод від інших і визначає його переваги.

На основі проведених експериментальних даних по дослідженню процесу активованої термоемісії встановлено критерій оцінки стану поверхні силікатного скла та показано вплив на нього різних чинників, основними з яких є різниця потенціалів, товщина скла та міжелектродна віддаль.

2. Проведені дослідження показали високу чутливість методу термоемісії до концентраційних змін в склах систем R2O-SIO2, Na2O-K2O-SIO2 та R2O-B2O3-SIO2. Встановлено, що із збільшенням вмісту лужних оксидів температура початку емісії (Тпе) зменшується із збільшенням кількості носіїв струму. При вмісті 15-20% Na2O в склі Тпе змінюється на 8 ОС при зміні вмісту Na2O на 1%.Сумісна присутність двох оксидів у склі призводить до підвищення значень Тпе та енергії активації.

На прикладі визначення Тпе у склі системи R2O-B2O3-SIO2 показано прояв аномальної зміни властивостей, зокрема хімічної стійкості.

3. Результати дослідження вилуговуваності листового скла БВВС, отримані методом активованої термоемісії та методом формових поверхонь (МФП), добре корелюють між собою

(r = -0,99). Співставлення значень Тпе з величинами водостійкості за МФП показало, що із зростанням величини Тпе кількість вилуженого натрію з поверхні скла зменшується. Встановлено, що зберігання скла у вологій атмосфері сприяє пасивації поверхні, що призводить до підвищення Тпе на 30-40 ОС.

4. На основі досліджень модельного та промислового скла різного хімічного складу показана принципова можливість діагностики стану поверхні скла з використанням явища термоемісії та запропонована функціональна схема неперервного контролю хімічного стану поверхні листового скла.

5. Узагальнені техніко-економічні розрахунки показали економічну доцільність розробленої методики діагностики стану поверхні силікатного скла. Витрати за сировиною та енергією у 4 рази менші, ніж для стандартної методики.