Введение к работе
Актуальность тея». Одним из путей получения ультрадисперсних материалов, начодяолх все более инрокое применение в различных областях науки и техники, является использование энергии взрыва. Как и многие другие высокодиспсрснпе системы, ультрадис-персіше алмази детонационного синтеза, представляюкле собой уникальный материал, сочетающий свойства алмазов и ультрадисперсних систем, с химической стороны изучены явно недостаточно. Повышение эффективности использования и поиск новых нетрадиционных применений ультрадисперсних алмазов < невозмомш беа летального исследования их физико-химических свойств, определения ЕЛИЯШОЧЧ на них Факторов и выявления их специфики. Проведенное исследование химического поведения ультрадисперсних алмазов я их коллоидно- поверхностных свойств, определение путей направленного, изменения их характеристик являются актуальными также для совершенствования технологических процессов, связанных с получением и переработкой алмазов и созданием композиционных алмазеодерхапцк материалов.
Цель работы: сравнительное исследование ультрадисперсних алмазов разліпньк способов извлечения из продуктов детонации, установление их кодлендно-поверхнестних СВОЙСТВ, ИОКООбмеЦНШ и адсорбцисиних характеристик, изучение химического взаимодействия алмазов с различными ередачи. выявление их особенностей по сравнению с другім! синтетическими алмазами, определение еозуолнш путей направленного изменения свойств ультрадисперсних адуазси детонационного синтеза для посилення объективности и расширения областей их применения.
Объекты иссдедовачия: ультрадисперсній алмази, полученные при детонации сплава тротил/гексоген в атмосфере диоксида углерода и извлеченные из продуктов разными способами.
Научная новизна. 1. Впервые проведено сравнительное исследование,ультрадисперсних атеазов (УДА) различных способоз извлечения из продуктов детонационного синтеза. Показано, что способ выделения УДА з значительной мере определяет примесный состав, пре;*де всего, поверхностный, влияя на ряд характеристик УДА. в том числе здектроки-нетические, реологические, адсорбционные свойства и окисляемость
пороЕков кислородом воздуха и жидкофазными окислителями.
2. Экспериментально установлен ряд особенностей УДА по сравнетю
с синтетическими алмазами других типов, обусловленный:
- иашм размером частиц ( более высокие скорости химических
реакций и пониженная температура фазового перехода в неад-
"* мазну» фазу );
- значительным количеством . поверхностных функциональных
групп, формирующихся в процессе синтеза и извлечения из
продуктов С свойства слабокислотного катионита с характер
ній! обращением ряда селективности катионов; наличие разви
того гидратного слоя на поверхности частиц в гидрозолях,
сопоставимого с их радиусом; склонность к агрегированию и
структурообразованию золей; легкость модифицирования по
верхности катионами металлов ).
-
Вперше показано изменение коллоидно-поверхностных свойств "ТДА в зависимости от вида соединений и групп, образуемых при ш-дифироваши их поверхности.
-
Впервые установлено, что синтез карбида из титана и углерода УДА протекает в значительно более мягких условиях но сравнении с другихш углеродными материалами вследствие эффекта Хедвалда и ультрадисперсного состояния алмазов. Предложен принципиально новий механизм взаимодействия УДА с титаном, объясняющий получен-ше экспериментальные результаты.
Практическое значение. 1..Определенное влияние способа выделения УДА из продуктов синтеза на их характеристики дает вознодность направленного воздев ствия на свойства алмазов'уде на стадии очистки от неалмазного углерода,
г. Предложен к осуществлен способ определения характера и распределения примесей в УДА, применимый для аттестации алмазных порошков и аямазсодержащйх композитов.
-
Показаны способы модифицирования поверхности УДА различными типами соединений и по тедуквде изменения их характеристик для создания алмазсодержааих материалов с заданными свойствами.
-
Установленное сочетание сорбциониой активности УДА по отношения к катионам металлов и повышенной, химической стойкости по сравнению с другими адсорбционными материалами определяет возможность использования в качестве сорбентов в агрессивных средах.
5. Показана возможность осуществления сравнительно низкотемлзра-турного твердофазного синтеза карбидов переходных металлов при астии ультрадисперсних алмазов в реакции с металлами. На защиту выносятся:
-
Совокупность результатов исследований фигико - химнчесгах свойств ультрадисперсних атаазов детонационного синтеза, в том числе влияние способа извлечения УДА из продуктов на их характеристики и свойства.
-
Особенности физико-химического поведения УДА по сравнению о другими синтетическими алмазами, обусловленные их высокой дисперсностью и наличием значительного количества поверхностных функциональных групп. Специфика УДА у$к слабокислотного полифункционального катионита с характерным обращением лиотропного ряда селективности катионов. Наличие структурирующего влияния частиц,УДА на дисперсионные среды.
-
Методы модифицирования поверхности УДА катионами металлов и водородом и последующее изменение их свойств. .
-
Особенности взаимодействия УДА с титаном по сравнению с дру-гими углеродными материалами, определяемые высокой удельной поверхность» порошков и влиянием эффекта Хедвалда. Предложенную модель взаимодействия УДА с титаном.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на II International conference on Nanometer scale science and technology (tosccw. 1993.); Российской конференции "Получение, свойства и применение энергонасыщенных ультрадисперсных порошков металлов и их соединений" (Томск, 1993).
Публикации. По материалам диссертации имеется 15 публикаций, в том числе Патент РФ, 9 статей, 0 докладов и тезисов докладов на конференциях, в том числе международных.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов и спясіса цитируемой литературы. Во введении обосновывается актуальность теш и ставятся задачи исследования. В главе-1 дан литературный обзор физико-химических свойств синтетических алмазов; обобщены данные о химической активности ультрадисперсній! материалов; приведены литературные и экспериментальные сведения о продуктах детонационного синтеза; с способах извлечения из них УДА, а также их известные характеристики; описан новый, разработанный с участием автора способ извлечения ал-
мазав из продуктов синтеза, основанный на использовании селективного иигиОирования огасленда алыазов. В главе 2 представлены основные характеристики УДА, выделенных различными способами. В главе 3 изложены результаты исследований коллоидно-поверхностных свойств УДА. В главе 4 приведены и обсуддены результаты изучения особенностей химического поведения УДА в различных средах.
Работа наложена на 141 странице, содержит 28 рисунков, 14 таблиц. Список цитируемой литературы включает 135 наименований.
Похожие диссертации на Физико-химические свойства ультрадисперсных алмазов детонационного синтеза
