Фізико-хімічні особливості будови розплавів і стекол систем PbO-(MeXOY)-SiO2 - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукВажливе місце серед таких матеріалів належить оксидним стеклам, які формуються шляхом швидкого охолодження розплавів і зберігають основні елементи їх будови. Не зважаючи на багаточисельні дослідження, сучасні уявлення про будову цих систем поки що перебувають на стадії становлення і, в основному, грунтуються на результатах структурно-чутливих методів аналізу. Однак сучасний рівень розвитку традиційних методів досліджень не дозволяє дати однозначної відповіді на питання про склад і розміри цих гетероатомних угрупувань, їх розподіл у силікатних розплавах і стеклах, а також про можливість їх структурних змін в широкому діапазоні концентрацій і температур. Актуальність даної роботи підтверджується включенням її до ДНТП України “Речовини та матеріали хімічного виробництва” (шифр 7.03.03/116-92) згідно з постановою ДКНТ України № 12 від 04.05.1992, № ДР 0193U040315 (“Фізико-хімічні особливості поведінки силікатних систем при високотемпературному центрифугуванні”), а також вона є складовою частиною науково-дослідних робіт, які виконуються на кафедрі фізичної і колоїдної хімії Державного університету “Львівська політехніка” згідно з завданням Міністерства освіти України за напрямком (06.00) “Нові речовини і матеріали”. Вивчити будову та властивості розплавів і стекол систем: PBO-SIO2, PBO-Al2O3-SIO2, Na2O-PBO-SIO2, MGO-PBO-SIO2 та CAO-PBO-SIO2, шляхом концентрування їх структурних складових у відцентровому полі; розширити уявлення про склад кристалічних фаз та їх перетворення у цих системах.У вступі обгрунтовано актуальність вивчення будови силікатних розплавів і стекол, сформульовано мету роботи та визначено завдання, які необхідно розвязати для досягнення поставленої мети. У першому розділі дисертації розглянуто відомі загальні уявлення про будову оксидних розплавів і стекол, проведено огляд основних методів аналізу, які використовуються для вивчення структури цих систем. Встановлено, що сучасний рівень розвитку різних методів аналізу доводить існування в розплавах і стеклах структурної мікронеоднорідності, яка змінюється зі складом і, в основному, залишається постійною при переходах розплав U скло. Визначено перспективність використання для досягнення цієї мети методу високотемпературного ізотермічного центрифугування; проведено огляд опублікованих у літературі відомостей з центрифугування та показано, що обмежена кількість подібних досліджень і недосконалість методик зумовлює необхідність подальшого вивчення цієї проблеми. Розділ завершується встановленням основної мети, а також вибором методів досліджень, в основі яких лежить метод ВІЦ.Доведено, що дослідження процесів кристалізації стекол, складу і структури фаз, які утворюються, дозволяє вивчити структурно-хімічні особливості як будови цих стекол, так і будови їх високотемпературних розплавів. Тому важливим було дослідити процеси кристалізації скла, склад якого відповідає еквімолярному співвідношенню оксидів свинцю і кремнію (табл. 852 с 810 пл 790 пл 716 сл 664 сер 620 сл 530 пл 516 сер 484 сер 460 с 440 пл 420 сл 1110 сл 1068 сер 1044 сер 1000 сер 984 сл 976 сер 962 сер 950 сер 934 с 902 сер 880 сер 864 с 750 сер 706 сл 664 сер 630 сер 492 сл 480 сер 448 сл 424 сл 416 сер Нагрівання такого скла до температури 550ОС та кількахвилинна витримка при цій температурі приводить до отримання кристалічної Т-модифікації метасилікату свинцю. Враховуючи відомий факт, що спектри і функції радіального розподілу кристалів, структура яких є відомою, і стекол відповідних хімічних складів є подібними між собою, було доцільним дослідити за допомогою РФА та ІЧ-спектроскопії фазовий склад закристалізованих зразків стекол і зафіксувати зміни, які пройшли в їх структурі при центрифугуванні.За допомогою вдосконаленого методу високотемпературного ізотермічного центрифугування, використовуючи комплекс незалежних фізико-хімічних методів аналізу, вперше досліджено будову розплавів і стекол систем PBO-SIO2, PBO-Al2O3-SIO2, PBO-Na2O-SIO2, PBO-CAO-SIO2, PBO-MGO-SIO2 та встановлено, що вона є мікронеоднорідною і формується ще в рідкому стані. Доведено, що існуючі мікронеоднорідні угрупування за своєю будовою є близькими до структури кристалічних силікатів, у полі яких лежить вибраний для досліджень склад на діаграмі фазових рівноваг. В інтервалі розглянутих складів вид кремнекисневих угрупувань змінюється від висококремнеземистих метасилікатних ланцюгів і кілець до ізольованих диортогруп [Si2O7]6-і ортогруп [SIO4]4-. Виявлено, що евтектичні розплави свинцевосилікатних систем характеризуються більшим розрихленням будови, а, отже, послабленням деяких звязків та зменшенням розмірів існуючих неоднорідностей у порівнянні з розплавами, що відповідають складам хімічних сполук. Вивченням продуктів кристалізації стекол системи PBO-SIO2 до і після центрифугування в широкому температурному інтервалі доведено існування кристалічного метасилікату свинцю в трьох модифікаціях.

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опублікований в роботах