Содержание к диссертации
Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 6
К К Химия поверхности кремнезема 6
1.2. Агрегативная устойчивость золей 17
1.3. Полисиликаты щелочных гидроксидов 24
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
Глава 2. Объекты и методы исследования 29
2.1. Характеристика объектов исследования 29
2.2. Методы исследования 29
Глава 3. Закономерности деполимеризации (растворения) кремнезема
в золях при введении гидроксида натрия 39
3.1. Влияние концентрации исходного кремнезема 39
3.2. Влияние отнощения SiOз/НasO на кинетику деполимеризации 40
3.3. Обработка кинетических кривых методами математического
анализа 42
3.4. Влияние температуры и перемещивания на кинетику растворения 49
3.5. Кинетика изменения рН 51
3.6. Использование уравнений химической кинетики для обработки кинетических кривых 51
Глава 4. Влияние природы катионов щелочных гидроксидов на кинетику растворения кремнезема 56
4.1. Влияние концентрации исходного кремнезема и модуля системы 56
4.2. Влияние природы катионов щелочных гидроксидов на кинетику
растворения 62
4.3. Изучение свойств и состава ультрафильтрата 2
Глава 5. Исследование закономерности изменения агрегативной устойчивости золей кремнезема при получении полисиликатов 83
5.1. Изучение процессов пептизации оптическим методом 86
5.2. Структурно механические свойства свежеприготовленных полисиликатных гелей 88
5.3. Исследование процессов коагуляции и пептизации реологическим методом 89
5.4. Колориметрический анализ состава полисиликатных систем в процессе старения 92
Выводы 98
Список использованной литературы 100
Приложение
Введение к работе
Полисиликаты являются представителями коллоидного кремнезема, которые широко применяются с различным целевым назначением. Полисиликаты проявляют свойства неорганического связующего в материалах с различными наполнителями: неорганические порошки, волокна полимеров, металлы и т.д. По связующим свойствам полисиликаты занимают промежуточное положение между золями и жидкими стеклами и часто в композициях дополняют друг друга. Получение полисиликатов путем уменьшения щелочности раствора жидкого стекла сопровождается необратимым осаждением кремнезема, поэтому в качестве исходного продукта для полисиликатных систем используются предварительно полученные гидрозоли. Теоретические основы синтеза гидрозолей и свойства коллоидного кремнезема достаточно хорошо исследованы до рН 9-11. Однако, систематические исследования коллоидного кремнезема при высоких отношениях Si02/Me20 практически отсутствуют. Судя по патентным данным большой интерес к полисиликатных системам обусловлен универсальностью их связующих свойств. Поэтому проблема исследования коллоидно-химических закономерностей перехода золей в полисиликаты является актуальной.
Целью исследования являлась разработка теоретических основ получения полисиликатов из гидрозолей кремнезема и выявление коллоидно-химических закономерностей регулирования агрегативной устойчивости этих систем. Решение поставленной проблемы потребовало комплексного изучения следующих основных вопросов:
- влияние различных факторов на кинетику деполимеризации кремнезема в золях;
- влияние природы катионов щелочных гидроксидов на кинетику деполимеризации;
- изучение закономерностей изменения агрегативной устойчивости коллоидного кремнезема в щелочной области. Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что экспериментально обоснованы теоретические представления о закономерностях изменения агрегативнои устойчивости коллоидного кремнезема в щелочных средах. Установлено, что взаимодействие щелочных гидрокси-дов с частицами кремнезема сопровождается разрывом силоксановых связей в результате деполимеризации, разрыхлением частиц, образованием гель-слоя и ростом лиофильности системы при переходе от золей к полисиликатам. Показано, что взаимодействие гидроксидов щелочных металлов с кремнеземом в водных средах является сложным многостадийным последовательно-параллельным процессом, включающим стадии взаимодействия щелочных гидроксидов с реакционными центрами на поверхности частиц и в их объеме (по типу твердофазной реакции), и растворения коллоидных частиц. Показано, что лимитирующей стадией деполимеризации является диффузия гидроксил ионов к реакционным центрам на поверхности частиц и в их объеме.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы при разработке технологических параметров получения полисиликатов на основе гидрозолей кремнезема и создании связующих композиций. Полученные экспериментальные данные, подтверждающие образование "гель-слоя" на частицах кремнезема, позволяют расширить существующие представления об агрегативной устойчивости коллоидного кремнезема.
Диссертационная работа состоит из пятиглав. В первой главе рассмотрены основные представления об агрегативной устойчивости кремнезема и химия поверхности кремнезема. Кроме того, проанализирован имеющиеся в литературе данные о получении и применении полисиликатов щелочных металлов. Во второй главе представлено обоснование выбора объектов исследования, их характеристика и описание использованных в работе методик исследований. Результаты исследования влияния различных параметров на процесс деполимеризации при введении гид роксида натрия, а также описание методик обработки экспериментальных данных изложены в третьей главе. В четвертой главе представлены исследования, проведенные при введении гидроксидов щелочных металлов в золь а также анализ ультрафильтрата в ходе деполимеризации. В пятой главе рассмотрены закономерности изменения агрегативной устойчивости коллоидного кремнезема при введении в них гидроксидов щелочных металлов а также исследован состав полисиликатных систем в процессе.
Работа выполнена в РХТУ им. Д. И. Менделеева на кафедре коллоидной химии.
Похожие диссертации на Коллидно-химические закономерности получения полисиликатов на основе гидрозолей кремнезема
