Исследования периодических сорбционных характеристик оксигидрата иттрия и циркония

Склеивание фторопластовых пленок с металлом и друг с другом проводили клеями БФ-4 (ГОСТ 12172-74) и К-300 (состоящим из смолы Л-20 и СЭДМ-6) при соответствующей нагрузке и режиме сушки по ГОСТ и ТУ согласно выбранному клею. В качестве металлической пластины использовали алюминиевый сплав Д 16Т (ГОСТ 21631-76) размером 70 х 19,5 мм2. Механическую прочность склеенных пленок с металлом и друг с другом оценивали по разрушающему напряжению при сдвиге образцов, склеенных «внахлестку» (ГОСТ 11262-80). Для испытания использовали разрывную машину марки 2Ы-40. Скорость движения подвижного захвата 100 х мин-1. Толщина фторопластовой пленки 100 мкм. Испытания склеенных образцов осуществляли в специальных камерах, которые поддерживали температуру -12, -60, 20-22 и 2000С. Исследования характеристик образцов проводили через 1 сут, 0.5, 1, 2, 3 г.

Анализ полученных результатов показывает, что в большинстве случаев разрушающее напряжение при сдвиге склеенных образцов изменяется незначительно. Имеется некоторая закономерность в изменении свойств: образцы, испытанные сразу после склеивания, через 1 сутки имеют меньшую величину прочности, через 0,5 г значение величины увеличивается, а через 2 и 3 г незначительно уменьшается в пределах 2-6%. Заметное изменение прочности склеенных пленок фторопласта происходит при высокой температуре. При этом прочность склеенных образцов понижается в 1,5-2 раза по сравнению с величиной прочности при комнатной и низких температурах. Но тем не менее прочность склеивания сохраняется при температуре 2000С и составляет около 100 кН/м2. Пленки фторопласта склеиваются более прочно клеем К-300 и сохраняют прочность с некоторыми изменениями при различных температурных режимах.

Выводы

1. Разработана технология получения металлароматических комплексов (МАК) на основе щелочных металлов и ароматических углеводородов в обычных условиях на воздухе.

2. Исследована возможность использования отходов модификации фторопласта для получения МАК.

3. Исследовано влияние природы модифицирующего реагента на адгезию фторопласта.

4. Склеенные модифицированные пленки из фторопласта сохраняют прочность длительное время в широких интервалах температур.

ЛИТЕРАТУРА

1. Паншин Ю.А., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. Фторопласты. - Л.: Химия, 1978. - 230 с.

2. Талалаева Т.В., Кочешков К.А. Методы элементоорганической химии: литий, натрий, калий,

рубидий, цезий. - М.: Наука, 1971. - Кн.1. - 564 с.

3. Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза. - М.: Мир, 1971. - Т.4. - 276 с.

4. Максанова Л.А., Аюрова О.Ж. Получение металлароматических комплексов на основе ароматических углеводородов // Вестник ВСГТУ. - 1999. - №2. - С. 92-99.

5. Аюрова О.Ж., Максанова Л. А., Бодоев Н.В., Цыренова С.Б. Металлароматические комплексы как модифицирующие реагенты // Полимеры в XXI веке: сб. тез. докл. Всерос. конф. - Улан-Удэ, 2005.- С. 11-12.

6. Кузнецов А.Н. Метод спинового зонда. - М.: Наука, 1976. - 296 с.

7. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия. - М.: Мир, 1982. - 328 с.

УДК 546.831+621.3.014

ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СОРБЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОКСИГИДРАТА ИТТРИЯ И ЦИРКОНИЯ

Ю.И. Сухарев, И.Ю. Лебедева, И.Ю. Апаликова

Челябинский государственный университет. Е-шаП: тпа66116@yandex.ru

Экспериментально получены асимптотические кинетические кривые гиперболического типа изменения удельной электропроводности от времени. Подтверждено математическое выражение для описания этих кинетических кривых. Установлены три морфологических типа кривых изменения удельной электропроводности во времени.

Ключевые слова: оксигидратные гели, цирконий, иттрий, формообразование, пейсмекеры.

RESEARCHES OF PERIODIC SORPTION CHARACTERISTICS OF YTTRIUM AND ZIRCONIUM

Yu.I. Sukharev, I.Yu. Lebedeva, I.Yu. Apalikova Chelyabinsk State University

Asymptofic kinetic curves of the hyperbolic type of changing of the electrical conduction versus time are obtained experimentally. The mathematical expression for describing these kinetic curves was confirmed. Three morphological types of the curves of electrical conduction variation in time were found.

Key words: oxyhydrate gels, zirconium, yttrium, structuring, pasemakers.

Исследование кинетики электропроводности гелевых систем в постоянном электрическом поле дает возможность разграничить взаимодействие электролитной дисперсионной фазы и непосредственно геля. В постоянном электрическом поле поляризованные гелевые фрагменты претерпевают достаточно сложную микрогетерофазную самоорганизацию структуры, связанную с явлениями адсорбции катионов или анионов [1, 2]

Экспериментальные результаты и их обсуждение

В работе получены различные формы (морфологические типы) кинетических кривых изменения электропроводности гелей оксигидратов иттрия и циркония. Первый морфологический тип кривых представлен на рис. 1, 2 и обнаружен как у образцов оксигидрата иттрия так и оксигидрата циркония. Данный тип кривых примечателен наличием пиков как в сторону увеличения, так и уменьшения электропроводности. Частота появления пиков в сторону повышения удельной электропроводности в случае гелей оксигидрата иттрия колеблется в интервале от 10 до 15 мин. На подобных кривых отмечается также появление широких минимумов удельной проводимости [2]. Частота появления данных минимумов колеблется от 30 до 75 мин для гелей оксигидрата иттрия и от 40 до 60 мин для оксигидрата циркония.

Второй морфологический тип кинетических кривых характеризуется появлением диффузных перегибов на кривых изменения удельной проводимости [1, 2]. Данные типы кривых также отмечаются как для оксигидратов иттрия, так и циркония (рис. 3, 4). Третий тип (рис. 5 и 6) характеризуется резкими, скачкообразными изменениями кинетических кривых в сторону увеличения электрической проводимости в достаточно широком временном интервале [1, 2].

С, См/м

С, См/м

t, мин

0 20 40 60

100 120 140 160 180 t, мин

Рис. 1. Изменение удельной электропроводности Рис. 2. Изменение удельной электропроводности оксигидрата иттрия. рН 9,70; количество иттрия в оксигидрата циркония. рН 9,00; количество системе п = 0,00215 моля, межэлектродное циркония в системе п = 0,0047 моля; расстояние Ь = 6,9 см; интервал времени съемки межэлектродное расстояние Ь = 6,9 см; интервал 10 с времени съемки 10 с

мин

Рис. 3. Изменение удельной электропроводности оксигидрата иттрия. рН 8,00; количество иттрия п = 0,00215 моля; межэлектродное расстояние Ь = 6,9 см; интервал времени съемки 10 с

X, См/м

Рис. 5. Изменение удельной электропроводности оксигидрата иттрия. рН 9,70; количество иттрия п = 0,00215 моля; межэлектродное расстояние Ь = 0,8 см; интервал времени съемки 10 с

Рис. 4. Изменение удельной электропроводности оксигидрата циркония. рН 7,00; количество циркония п = 0,0047 моля; межэлектродное расстояние Ь = 6,9 см; интервал времени съемки 10 с

X, См/м

1, мин

Рис. 6. Изменение удельной электропроводности оксигидрата циркония. рН 8,00; количество циркония п = 0,0047 моля; межэлектродное расстояние Ь = 0,8 см; интервал времени съемки 10 с

Для объяснения в первом приближении изменения электропроводимости во времени можно предположить сорбцию щелочных ионов натрия гелевой фазой [2]. Во всех экспериментах количество введенного оксигидрата иттрия и циркония выдерживалось постоянным. Количество иттрия в электрической ячейке составляло п = 0,00215 моля, а количество циркония - п = 0,0047 моля. Ионы натрия (или аммония), постоянно присутствующие в дисперсионной среде с момента синтеза геля, сорбируются дисперсной фазой, что приводит к уменьшению электропроводности с увеличением времени эксперимента [1].

Можно полагать, что в идеальном сорбционном процессе количество поглощенных ионов натрия и, следовательно, количество ионов в дисперсионной среде будет обратно пропорционально времени нахождения геля в ячейке [Ка ] ~ 1/1. Следовательно, удельная проводимость (а также эквивалентная или молярная) может быть записана уравнением вида:

у = а + Ь

где а и Ь - некоторые константы.

На рис. 7 и 8 показана аппроксимация экспериментальных значений изменения удельной электропроводности для некоторых гелей оксигидратов иттрия и циркония в соответствии с уравнением (1). Коэффициент корреляции равен 0,99.

Конечно, морфологический тип кривых, представленных на рис. 3-6, не описывается уравнением (1). Это связано с тем, что данные эксперименты выполняли при повышенной напряженности электрического поля, то есть при уменьшенном межэлектродном расстоянии. В этих условиях электрическое поле вызывает элетрофоретическую подвижность самой гелевой фазы, вероятно осложненную явлениями полимеризации, о чем свидетельствуют выраженные скачкообразные изменения удельной электропроводности на кривых.

Острые же пикообразные изменениями значений удельной электропроводности как в сторону увеличения, так и уменьшения, представленные на рис. 1, 2, являются предметом отдельного рассмотрения [1].

X, См/м

Рис. 7. Статистическая обработка

экспериментальных данных изменения электропроводности геля оксигидрата иттрия. рН 7,00; межэлектродное расстояние Ь = 6,9 см; интервал времени съемки 10 с

X, См/м 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002

0.000

20 40 60 80 100 120 140 160

1, мин

Рис. 8. Статистическая обработка

экспериментальных данных изменения

электропроводности оксигидрата циркония.

рН 9,00; межэлектродное расстояние Ь = 6,9 см; интервал времени съемки 10 с

Заключение

Экспериментально получены асимптотические кинетические кривые гиперболического типа изменения удельной электропроводности от времени. Подтверждено математическое выражение для описания этих кинетических кривых. Установлены три морфологических типа кривых изменения удельной электропроводности во времени.

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сухарев Ю. И., Марков Б. А. Нелинейность гелевых оксигидратных систем. - Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2005. - С. 468.

2. Сухарев Ю.И., Сухарева И.Ю., Кострюкова А.М., Марков Б.А. Теоретическое рассмотрение электофоретических периодических характеристик гелей оксигидрата иттрия и циркония // Изв. Челябинского научного центра УрО РАН. - 2003. - №1. - С. 1-10.