Наукові основи керованого синтезу пірогенного кремнезему та його фізико-хімічні властивості - Автореферат

До найважливіших напрямків хімії, що істотно впливають на прискорення науково-технічного прогресу, можна віднести хімію поверхні дисперсних твердих тіл, одне з чільних місць серед яких займає кремнезем. Дисперсні різновиди SIO2 (силікагелі, аерогелі, пірогенні кремнеземи, аеросилогелі) знаходять широке практичне застосування як сорбенти, наповнювачі полімерів, згущувачі дисперсійних середовищ, носії активних речовин тощо. Однак виробництво у його сучасному стані не здатне забезпечити в повному обсязі адекватний відгук на нагальні потреби промисловості, науки щодо нових матеріалів на основі кремнезему і неухильно зростаючі вимоги до їх якості та асортименту. Необхідно поповнити знання про природу структуроутворюючих реакцій при синтезі дисперсних кремнеземів, виділити їх специфіку у випадку пірогенного SIO2, доволі повно описати властивості аеросилів, сформованих за різних умов, на цій базі розробити нові засоби технологічної реалізації їх синтезу, а також методи створення нових кремнеземних матеріалів різноманітного призначення та забезпечити наукову базу для їх виробництва. Основні наукові завдання дослідження: зясування особливостей структуроутворення в ході рідкофазного і пірогенного синтезу кремнезему; виявлення та аналіз впливу складу реакційної суміші та динаміки газового потоку на аналітичні характеристики SIO2, дії чинників зовнішнього впливу на структурні перетворення в частинках пірогенного кремнезему; зясування ролі електростатичного потенціалу (ЕСП) в поверхневому шарі кремнеземів з різним функціональним покривом у процесах формування гідратної оболонки на межі поділу кремнезем-повітря та кремнезем-вода у водних дисперсіях; виявлення впливу агрегатації первинних частинок (проточастинок) пірогенного діоксиду кремнію на його адсорбційні характеристики і властивості дисперсних систем; створення нових пальникових пристроїв та їх випробовування у широких межах змін газодинамічних параметрів і концентрацій реагентів у газовій суміші для оцінки ефективності та вибору оптимальних режимів синтезу аеросилу, вдосконалення технології одержання високодисперсного SIO2.Як найбільш обгрунтовані сприймаються уявлення про певну відповідність структури дисперсних кремнеземів і кристалічної модифікації SIO2 - в-кристобаліту, про схожість будови їх поверхні і грані (111) зазначеної модиікації, про негідроксильну природу первинних адсорбційних центрів, визначальну роль структурних порожнин поверхневого шару і гідроксильованих атомів кремнію в адсорбції малих полярних молекул (О.О.Хоча в основі гідролітичних методів одержання кремнезему з SICL4 лежать одні й ті ж сумарні процеси перетворення сполук типу SIROLCLM(OH)n, порівняльний аналіз особливостей формування структури кремнеземів, одержуваних за допомогою рідкофазного та пірогенного синтезів, у науковій літературі відсутній, як і будь-який деталізований аналіз особливостей структуроутворення у системі SICL4 - H2O за умов зростаючого дефіциту гідролізуючого реагенту і швидкого підкислення реакційного середовища при рідкофазному синтезі SIO2 . За науковими даними формування конденсованих кремнеземних структур визначається перебігом процесів первинного утворення ортокремнієвої кислоти, її гомогенної поліконденсації, поступового переходу конденсаційних реакцій у гетерогенну область з виникненням численних зародків твердої фази, наступного зростання та агрегації ультрамікрочастинок кремнезему (Р. Слід відзначити певну специфіку синтезу кремнезему за допомогою гідролізу SICL4, оскільки в цьому випадку формування силоксанових структур відбувається за умов неперервного зростання кислотності реакційного середовища, котра істотно впливає на характер і кінетику конденсаційних перетворень та агрегацію мікроглобул кремнезему. При збільшенні концентрації SICL4 (якщо спеціально не запобігати зниженню РН) умови гідролізу і подальші перетворення проміжних продуктів цього процесу зазнають дедалі відчутніших змін за рахунок інтенсивного підкислення розчину утворюваним HCL, а також швидкого зростання густоти реакційного середовища. Разом з тим, зростаючий дефіцит води, необхідність безпосереднього контакту реакційноздатних фрагментів мономерних та олігомерних структур за умов їх обмеженої рухливості у твердій фазі дають підставу вважати, що до конденсаційних перетворень причетні і хлорсилільні групи, здатні генерувати утворення силоксанових містків за рахунок реакційПри пірогенному синтезі кремнезему на його характеристики можуть істотно впливати співвідношення концентрацій реагентів, газодинамічні параметри потоку, температура середовища, а також конкретний варіант реалізації технології. Її залежність від обємного співвідношення H2 : повітря при сталих витратах інших компонентів, що відповідають стехіометрії перетворення SICL4®SIO2, для інжекторного пальника з різним діаметром устя наведено на рис. Розглянемо детальніше основні фактори впливу на температуру полумя у факелі при зміні співвідношення реагентів у газовому потоці. До певної межі (25% надлишку водню) згорання монооксиду SI

Основний зміст роботи