Ультрадисперсні порошки поліфункціонального призначення на основі композицій системи MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2 - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Ультрадисперсні порошки поліфункціонального призначення на основі композицій системи MGO - Al2O3 - SIO2 - ZRO2Однак певну складність у таких дослідженнях складає керування золь-гель процесом, що припускає дотримання кінетичних параметрів проведення основних стадій золь-гель переходу і розвиток колоїдно-хімічних уявлень про будову гетерогенного гелю та її вплив на фазовий склад синтезованого порошку при термообробці гелю. Як науковий керівник очолювала держбюджетні науково-дослідні роботи: “Розробка фізико-хімічних основ нетрадиційних методів одержання ультрадисперсних порошків у системі MGO-Al2O3-SIO2-ZRO2 і матеріалів на їхній основі” (наказ ДКНТ України №82 від 2.08.93р.) і “Розробка теоретичних основ гель-синтезу керамічних поліфункціональних прекурсорів конструкційних композиційних матеріалів системи MGO-Al2O3-SIO2-ZRO2-MEO-Me2O3” (МОН України, № Д.Р. Була відповідальним виконавцем науково-дослідних робіт МОН України: по напрямку 70 «Наукові основи хімічної технології одержання нових неорганічних речовин і матеріалів, комплексної хіміко-технологічної переробки сировини України»: «Розробка теоретичних аспектів синтезу нанометричних новоутворень золь-гель методом і при модифікуванні ультрадисперсних порошків тугоплавких сполук елементоорганічними речовинами в технології конструкційних і композиційних матеріалів» (№ Д.Р. Як науковий керівник очолювала госпдоговірні науково-дослідні роботи: «Дослідження можливості одержання гольчатого порошку» (Замовник - ТОВ «Лабораторія СТОМА-технологія», м.Харків) «Дослідження та розробка технологічних параметрів формування вогнетривких мас» (Замовник - ВАТ Кіндратївський вогнетривний завод», м.Дружковка), «Оптимізація складів вогнетривких бетонів для конвертерного розливу сталі» (Замовник - ВАТ Кіндратївський вогнетривний завод», м.Дружковка), «Розробка гранулометричного та речовинного складів сухих сумішей вогнетривких бетонів» (Замовник - ВАТ Кіндратївський вогнетривний завод», м.Дружковка). Характер структуроутворення в досліджуваних гелях зазначеної системи вивчали за допомогою інфрачервоної спектроскопії; процеси, що відбуваються в гелевих прекурсорах і матеріалах при термообробці досліджували з застосуванням інфрачервоної спектроскопії, а також диференційно-термічного, рентгенофазового, хімічного, петрографічного методів аналізу й електронної мікроскопії; показник переломлення порошків визначали іммерсійним методом аналізу; розподіл часток порошків по розмірах вивчали за допомогою оптико-електронної системи PIMS; параметри ґрат кристалічних фаз визначали, використовуючи рентгеноструктурний метод аналізу та програмне забезпечення Multi-Pattern; фізико-механічні властивості розроблених матеріалів досліджували відповідно до діючих Дст і міжнародних стандартів ISO.Узагальнення літературних даних дозволило встановити, що визначальними факторами при синтезі заданої фази золь-гель методом є: ступінь однорідності вихідного етилсилікатного золю, на яку впливають РН середовища, температура і кількість каталізатора, а також співвідношення Si(OC2H5)4/вода, різна швидкість гідролізу етилсилікату і солей металів, а також різна швидкість старіння розчинів солей. У залежності від типу етилсилікату швидкість поліконденсації гідролізатів знижували двома шляхами: 1) витримуванням гідролізатів при знижених температурах (5-10 °С) до повного завершення гелеутворення (надалі такі композиції будуть позначатися R1Т, R1Е70, R1Е50, R1Е40), де R (у залежності від типу синтезованого порошку) - М (муліт), F (форстерит), MZ (мулітоцирконієвий порошок), K (кордиєрит); 2) різким переведенням рн гідролізату з кислої області рн у лужну додаванням водного розчину аміаку (надалі будуть позначатися: R2Т, R2Е70, R2Е50). Відношення HI/DI для геля, що вміщує ортофосфорну кислоту, значно знижується в залежності від терміну дозрівання геля та свідчить про утворення переважно лінійних полімерів. Крім того, показник переломлення аморфної кремнеземистої фази в термооброблених порошках також змінюється і залежить від виду кислотного каталізатору, співвідношення ЕТС/вода в гелях, а також кількості мономеру Si(OC2H5)4 у вихідних етилсилікатах (табл. Руйнування структури свіжого гелю за допомогою мокрого помелу з наступним відмиванням від кислотного каталізатора до РН 7 і центрифугуванням призводить до зниження вмісту опалоподібної склофази в порівнянні з порошками, отриманими з гелів з непорушеною структурою (табл.У результаті виконання дисертаційної роботи вирішена науково-прикладна проблема - створено теоретичну концепцію одержання ультрадисперсних порошків заданого складу та дисперсності поліфункціонального призначення і матеріалів на їхній основі в системі MGO-Al2О3-SIO2-ZRO2. Досліджено процеси золе-і гелеутворення в гідролізатах етилсилікату і встановлено їхній взаємозвязок з формуванням фазового складу кремнеземистих порошків після термообробки.

Основний зміст роботи