Введение к работе
Актуальность проблемы. Для полирования оптических изделий приценяется оксиды различных элементов, которые по возрастать эффективности полирования располагаются в следующей последовательности: оксиды цинка, олова, хрома, циркония, железа, кремния, церия и тория. В настоящее время полирующие пороаки на основе диоксида церия полностью вытеснили другие полирующие иатериалы при обработке ответственных изделий. Получение полирующего материала на основа диоксида церия включает непрерывное осаждение карбонатов пария, их отмывку от неорганических примесей, фильтрацию, сушку и прокал-иу.
В производство оптических деталей полирование является саши ответственны» процессом, успех которого в значительной поре зависит от свойств водных суспензий полирующего материала, в частности, большое влияние сказывают структурно-механические свойства, такие как седннонтацнониап и агрегативная устойчивость (устойчивость частиц дисперсной фазы к взаимному слипании).
Полирующие суспензии являются кинетически неустойчивыми системами к легко седиментируются. Дисперсная фаза суспензии, седи-иентируясь, уменьшает концентрацию полирующей суспензии, что приводит к снижению производительности и ухудшению качества полируемой поверхности, а также увеличению расхода полирующего порошка.
Проблема агрегативной устойчивости, так называемой слипаемос-ти является также актуальной. В процессе полирования стекло, переходя в дисперсную фазу, способствует слипанию последней тем больше, чем больше в ней находится стекла, т.е. чем дольше используется полирующая суспензия. Поэтому повышение показателя агрегативной устойчивости приводит к значительному сокращени» расхода полирующего порошка.
Накопленный опыт изучения и практического применения поверхностно-активных веществ (ІІАВ) в различных областях техники свидетельствует о возможности получения существенно новых результатов по технологии производства и применения полирующих порошков.
Решению поставленной научно-технической задачи способствует изучение действия ПАВ на седиментационную и агрегативную устойчивость полирующих суспензий. Можно ожидать, что применение ПАВ позволит при незначительных дополнительных затратах достигнуть повышения качества готового продукта, его потребительской ценности и уменьшить расход его в процессе полирования.
Рассматриваемая проблема является актуальной в научном, на-
роднохозяйственном и социальном отношениях и с ее решением будут созданы научно-технические предпосылки для создания в нашей стране производства полирующих порошков о заданными свойствами, обеспечивающими высокую производительность и качество полируемых изделий.
Работа выполнена в соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 547-114 от 28.04.88 г.
Цель и постановка исследования. Целью настоящей работы являлос повышение седиментационной и агрегативной устойчивости (снижение слипаемости) полирующих суспензий на основе диоксида церия с одновременным повышением полирующей способности за счет стабилизации концентрации полирующего порошка в дисперсионной среде.
Решение поставленной задачи возможно путем воздействия на поверхность частиц полирующего порошка двумя путями. Во-первых,снижением поверхностного натяжения на границе раздела фаз путем введения ПАВ в полирующую суспензию. Во-вторых,изменением степени дефектности частиц диоксида церия за счет введения ПАВ в процессе получения полирующего порошка на одной из технологических стадий.
В качестве ПАВ использовали доступные и безвредные материалы. При выборе ПАВ для исследования исходили из следующих требований: возможно большая адсорбция на частицах твердой фазы, низкая токсичность., возможность получения по доступной цене, рН водного раствора не выше 8, устойчивость при термообработке.
Научная новизна. В работе представлены количественные данные об изменении седиментационной и агрегативной устойчивости полирующих суспензий в присутствии катионных, анионных и амфолитных ПЛВ, в диапазоне их концентраций 0,01-3 %тг.
Показано, что при введении в полпруютую суспензию фосфатов натрия среди продуктов ионизации фосфорных кислот наибольшее влияние - оказывает концентрация ионов НР0*\ . Ото обусловливает наибольший стабилизирующий эффект динатрий'осфата.
Установлено, что при введении одигодиэтллсилоксана и динатрий-фосфата в количестве 0,5-Ймас. в процессе получения полирующего порошка достигается необходимая степень дефектности частиц диоксида церия, позволяющая достичь высоких показателей как седимзнта-
ционной и агрегативной устойчивости полирующих суспензий, так и полирующей способности диоксида церия.
Практическая ценность. Разработано новое технологическое ре-т шение для получения полирующего порошка на основе диоксида церия с заданными свойствами.
В процессе опытно-промышленных испытаний разработанной технологии на Иртышском химико-металлургическом заводе получено 600 кг полирующего порошка с добавкой олигодиэтилсилоксановой жидкости ІЇЗС-5. Опытные партии направлены потребителям: Московскому объединению "Фонон" и Черкасскому заводу "Фотоприбор".
Опытно-промышленными испытаниями на данных придприятиях установлено, что использование полирующего порошка с добавками олиго-диэтилсилоксановой жидкости позволяет повысить устойчивость полирующих суспензий в 8 раз и увеличить ггроизводительность процесса полирования в 2-6 раз. Применение новой технологии приводит к сокращению расхода полирующего порошка в среднем в 3 раза..
Ожидаемый экономический эфрект от использования нового полирующего порошка составляет 40,9 тыс.руб/тонну. При наметившейся в последнее время тенденции перехода действующих производств на централизованные системы подпитки станков ожидаемый экономический эффект составит I млн 227 тыс руб в род. При этом полностью отпадет необходимость закупки полирующих порошков по импорту.
Апробация работы. Основные положения я результаты работы докладывались на:
научно-технической конференции молодых ученых МХТИ им. Д.И.Менделеева (г.Москва, 1990 г.);
заседании научно-технического совета Гиредмета (г.Москва, 1991 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 3 статьи.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7
глав, выводов, списка использованной литературы, включающего 116 источников. Работа наложена на 1^6 страницах маишнопионого текста, содержит 37 рисунков, 11 таблиц и приложение на 7 страницах.
