Исследование многокомпонентных эмалей на основе боросиликатных стекол

После выявления лучшего состава были изготовлены высокопористые керамические образцы, которые затем пропитывали вспучивающимся шликером на основе ПВС, в состав которого входили СаСОз и (NH^CCb. Углекислый аммоний добавляли в качестве вспенивателя.

Были исследованы разные режимы сушки пропитанных заготовок (сушка при комнатной температуре и при 70 °С) и пористость при разной концентрации (NH^CCb.

Как видно на представленных ниже рисунках, наилучшее распределение пористости получается при нанесении пленки, содержащей соотношении (СаСОз+ПВС):(]^1Н4)2СОз в массовом соотношении 100:1 при сушке при 70 °С. Такие покрытия из СаСОз позволят обеспечить имплантату лучшую резорбируемость.

Таким образом, был получен материал на основе ГАП, температура обжига которого составляла 950 °С. Фазовый состав представлял собой кристаллы ГАП размером 1-2 мкм, вокруг которых непрерывной пленкой распределяется витлакит (Саз(Р04)2) с размером 1-2 мкм. Исходя из этого, можно сказать, что полученный материал должен обладать хорошей биосовместимостью и биорезорбиемостью, но для подтверждения этого необходимо провести исследования in vitro и in vivo. Также исследования могут продолжаться в направлении повышения механических свойств имплантата, для чего в него можно попробовать ввести в небольшом количестве частично стабилизированный ZrCh.

Библиографические ссылки

1. Комлев, B.C. Формирование микроструктуры и свойства кальцефосфат-ной керамики для инженерии костной ткани: Автореф. Дис. ... докт. техн. наук/B.C. Комлев. М., 2011. 44 с.

2. Баринов, С.М. Костные ткани «ремонтирует» керамика/ С.М. Баринов, B.C. Комлев // Наука в России, 2005. №1. С. 27-31.

3. Дорожкин, C.B. Биокерамика на основе ортофосфата кальция/ C.B. До-рожкин // Стекло и керамика, 2007. №12. С.26-31.

УДК 666.293.52:537.226.2 П.Н. Новоселова, М.А. Семин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЭМАЛЕЙ НА ОСНОВЕ БОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

The given work is devoted to investigation of multicomponent glass enamels covering on stainless steel. Perspectivity of creation of coverings by introduction in borosilicate glasses of ions of alkaline earth elements with various sizes of ionic radiuses is shown.

Данная работа посвящена исследованию многокомпонентных стеклоэмалевых покрытий по нержавеющей стали. Показана перспективность создания покрытий путем введения в боросиликатную сетку стекла ионов щелочно-земельных элементов с различными величинами радиусов ионов.

Исследования многокомпонентных стекол представляют большой интерес, как с научной точки зрения, так и в области практического применения в изучении структуры аморфного состояния и создания новых технологий производства материалов. К настоящему времени нет достаточного количества работ в этой области.

Эмали, в отличие от многих оксидных стекол, содержат большее число компонентов с целью придания им определенных свойств и представляют собой сложные стеклообразные системы. К компонентам, улучшающим их технологические свойства, можно отнести добавки, увеличивающие расте-каемость, плавкость эмалей, а также оксиды сцепления и прочие. Совместное наличие стеклообразователей, модификаторов в различных соотношениях придает стеклообразным материалам ряд важных в эмалировании физико-химических свойств: вязкость, поверхностное натяжение, смачивающая способность, коррозионная активность расплавов, которая обуславливает интенсивность процессов взаимодействия в системах «сталь-эмаль». Известно, что технологические, эксплуатационные и другие свойства покрытия, в первую очередь зависят от химического состава эмалевого покрытия. Выяснение влияние химического состава на структуру и, следовательно, на физико-химические свойства материалов и на сегодняшний момент - важная задача.

Что касается силикатных эмалей, то нередко они характеризуются сравнительно низким по сравнению с обычными стеклами содержанием ок-сидов-стеклообразователей, которое в некоторых случаях не превышает 40 % мольного содержания (здесь и далее % - % мольного содержания). При таком низком содержание стеклообразующих оксидов может наблюдаться непровар, расстекловывание, образование спека и др.. Это объясняется тем, что оксиды-стеклообразователи не полностью связываются в структуре стекла с оксидами типа И^О и 1Ю и образовавшуюся структуру материала можно отнести к островному типу.

Содержание и соотношение оксидов-модификаторов в таком случае становится важным аспектом, который предопределяет свойства покрытия.

В настоящей работе приводится исследование структуры боросили-катных стекол с высоким содержанием щелочных и щелочно-земельных модифицирующих оксидов. Данные материалы могут применяться в качестве электроизоляционных покрытий, в частности диэлектрического барьера генератора озона. Для применения в данной области необходимым условием является также значение диэлектрической проницаемости, значения которой должно находиться в интервале 12-20.

В качестве объекта исследований были выбраны стекла боросиликат-ной системы, где реализуется полищелочной эффект (оксиды щелочных металлов) и эффект подавления (оксиды щелочно-земельных металлов).

За прототип была выбрана уже существующая эмаль, защищенная патентом РФ № 2281070. Выбор оксидов щелочно-земельных элементов основывался на свойствах ионов, представленных в таблице, с целью получения более плотной упаковки ионов в структурной сетке стекла и увеличения степени поляризуемости системы в целом.

Сводная таблица свойств ионов-модификаторов в стеклах

Ионный Ионный

Ион- радиус по радиус по Атомная

модификатор Полингу, Белову и масса, г/моль

А Бокию, А

Cd 0,97 0,99 112,41

Ca 0,99 1,04 40,08

Sr 1ДЗ 1,20 87,62

Ва 1,35 1,38 137,33

Zn 0,74 0,83 65,38

Mg 0,65 0,74 24,305

Для реализации эффекта подавления были выбраны следующие оксиды щелочно-земельных металлов: ВаО, СаО, БгО, СсЮ. Их % содержание определяли на основании предыдущих исследований, а также использованием симплекс-метода математического моделирования.

В итоге составы исследуемых стекол можно представить следующим образом: БЮг - 31-37, В203 - 6-7, Я20 - 5-6 (№20/К20~0,5), ЯО - 42-50 (ВаО - 17,0-30,0; СаО - 9,0-30,0; БЮ - 1,5-1,7; СсЮ - 1,7-2,0). Кроме того, для улучшения технологических свойств покрытий были использованы добавки оксидов сцепления, соединений увеличивающих плавкость и снижающих поверхностное натяжение расплава.

При исследовании данных стекол были использованы следующие методы : 1) ИК-спектроскопия (спектрометр Бресогс! М80). Образцы для анализа прессовались в виде таблеток с КВг; 2) Рентгенофазовый анализ (ДРОН-

3).

Образцы стекол синтезировали из сырьевых материалов марки х.ч и о.ч. при температуре 1350-1400°С в газовой печи с выдержкой при максимальной температуре 30 минут. Часть расплава отливали в виде дисков и штабиков для исследования физико-механических характеристик. Другую часть расплава выливали на металлическую плиту и подвергали термоудару в воде. Полученную таким образом фритту использовали для исследования плавких свойств и дальнейших исследований.

На ИК спектрах исследуемых стекол имеются полосы поглощения 1250-800 см"1, обусловленные валентными колебаниями химических связей в тетраэдрах [В04] (1200-1100 см"1) и [8Ю4] (1100-780). Высокочастотная полоса 1300 см"1 в стеклах 1 и 3 может быть отнесена к валентным колебаниям В(3) - О - В(3). Полосы поглощения с максимумом 670-720 см"1 при-

надлежат деформационным колебаниям В(3)- О - В(3), а с максимумами 450-465 см"1 - деформационным колебаниям - О - 81. Полоса поглощения 1280-1300, наблюдаемая в спектрах стекол 1 и 3, в стекле № 2 не наблюдается. Расщепление основной полосы в стекле № 2 на две с максимумами при 970 и 1050 см"1 можно объяснить более сильным разрушением кремнекисло-родного каркаса при приблизительно одинаковом содержании оксидов бария и кальция.

«рю_3SCO_ДОМ_250«_20ДС ИОВ 1800 1701 161» 1500 то 1300 1200 I1IIO 1«И1 »00 ЮТ 70« 600 5*0 <»

Рис. 1. Инфракрасные спектры исследуемых стекол с различным соотношением оксидов-модификаторов.

Данные стекла очень чувствительны к изменениям температурно-временного режима варки, что выражается в дальнейшем ухудшении качества покрытия и в некоторых случаях отсутствием сцепления с подложкой. Это объясняется процессами кристаллизации в интервале обжига покрытий. Основной кристаллической фазой в этом случае является Bai,55Cao.45Si04.

По физико-химическим показателям данные покрытия полностью удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям.

Библиографические ссылки

1. Брагина, Л. Л. Технология эмали и защитных покрытий/ Л. Л. Брагина, А.П. Зубехин// Харьков: НТУ «ХПИ»; Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2003. 465 с.

2. Петцольд, A.A. Эмаль и эмалирование/ A.A. Петцольд, П. Г. Мешман. Металлургия, 1990.

3. Электроизоляционная эмаль. / М.А. Семин, E.H. Зеленченкова. Патент РФ №2209786 2001.

4. Вагнер, Г. Основы исследования операций. Т. 1/ Г. Вагнер. М.: Мир, 1972. 336 с.

5. Лошагин, A.B. Структура натриевоборосиликатных стекол, содержащих оксид кобальта./ A.B. Лошагин, A.M. Непомилуев [и др.];//Физика и химия стекла, 1990. 16. №1. С. 14-18.

6. Аппен, A.A. Химия стекла/ A.A. Аппен. Л.: Химия, 1970. 352 с.

7. Лазарев, А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов/ АН. Лазарев. Л.: Наука, 1968. 47 с.

УДК 666.9

С.В. Самченко, И.В. Борисенкова

Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства (МГАКХиС), Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ ОДНОМИКРОННОГО ШЛАКА НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА

The purpose of work is studying of influence of one-micron slag on hydration and properties of cement. It is established, that additive adding allows to receive products with higher operational characteristics. This effect is reached as a result of formation of a knitting matrix in which one-micron slag represents itself as the centres of the directed crystallisation and promotes acceleration hydrational processes.

Целью работы является изучение влияния одномикронного шлака на гидратацию и свойства цемента. Установлено, что введение добавки позволяет получить изделия с более высокими эксплуатационными характеристиками. Этот эффект достигается в результате образования вяжущей матрицы, в которой одномикронный шлак выступает в качестве центров направленной кристаллизации и способствует ускорению гидратационных процессов.

В настоящее время большой интерес в производстве строительных материалов представляют различные нано- и ультрадисперсные добавки. В цементном камне они распределяются между пустотами, уплотняют его и дают значительный прирост прочности. В данной работе в качестве такой добавки использовался одномикронный шлак. В цемент ПЦ 500 ДО его вводили в количестве 1%, 3%, 5%.

Установлено [1], что ультрадисперсные шлаки в составе цемента выступают в качестве центров направленной кристаллизации, вокруг которых образуются новые кристаллогидраты, формирование которых приводит к ускорению гидратационных процессов, что, в свою очередь, приводит к получению вяжущей матрицы с улучшенными физико-механическими свойствами.

Влияние одномикронного шлака на сроки схватывания и прочность описаны в [ 1 ].

В данной статье рассмотрено влияние одномикронного шлака на степень гидратации и пористость модифицированных образцов в 28 сутки твердения.