Аннотация
Введение 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Стеклокерамика 6
1.1.1 Свойства и применение 7
1.2 Методы и технологии получения 7
1.3 Физико-химические характеристики стекла 11
1.4 Физико-химические характеристики пластификатора 13
1.5 Физико-химические характеристики органических добавок 15
1.6 Влияние химического состава при производстве материалов на основе
стекла 16
2 Объекты и методы исследования 21
2.1 Исходные материалы 21
2.2 Приготовление шихты и гранул для эксперимента 23
2.3 Методы исследования 25
3 Результаты исследования 32
3.1 Определение рентгеновской степени кристалличности 32
3.2 Влияние состава и времени обжига на насыпную плотность
гранулированного материала на основе вспененного щелочесодержащего стекла 34
3.3 Влияние состава и времени обжига на предел прочности
гранулированного материала на основе вспененного щелочесодержащего стекла 40
3.4 Влияние состава и времени обжига на сопротивление раздавливанию. 42
3.4.1 Влияние плотности на механические характеристики 43
3.5 Микроструктура 46
Заключение 49
Литература
Стеклокерамика - материал на основе кристаллических соединений стекла с различными добавками, получаемая путем направленной кристаллизацией. Многообразие составов, структур и технологий стеклокерамических материалов предопределяет достижение широкого спектра их свойств и областей применения. Стеклокерамика относится к структурно и фазочувствительным материалам. Даже при одинаковом химическом составе свойства стеклокерамических изделий могут сильно различаться в зависимости от свойств исходных материалов, методов и параметров технологии их изготовления, структуры и фазового состава, промежуточных методов обработки. В соответствии с этим, актуальным является вопрос выявления закономерностей формирования различных свойств стеклокерамики. В результате чего, становится возможным управление механическими характеристиками получаемых изделий, и придание им необходимых эксплуатационных свойств. Среди различных типов стеклокерамик можно выделить композиты на основе боя тарного стекла и глин, варьируя состав и технологию получения которых, возможно производить изделия, обладающие высокими прочностными
характеристиками, низкой теплопроводностью, стойкостью к химически- агрессивным средам, высокой огнеупорностью.
Актуальность работы заключается в использовании простых материалов таких как: бой тарного стекла, легкоплавкой глины, коса и древесных опилок, для создания гранулированного композиционного материала, который обладает высокими механическими характеристиками и может применяться в качестве пропантов.
Целью настоящей работы является исследование физико-химических основ получения стеклокерамического материла на основе щелочесодержащего стекла. На основе полученных результатов изучаются механические характеристики и зависимости содержания аморфной и кристаллической фаз гранулированного материла в зависимости от состава и времени обжига.
Целью работы являлось исследование физико-химических основ получения материала на основе вспененного щелочесодержащего стекла.
В качестве исходных материалов использовались: бой тарного стекла, легкоплавкая глина, кокс и древесные опилки в качестве газообразователей.
Проведены исследования по оценке содержания кристаллической и аморфной фаз методом рентгеноструктурного анализа; определены механические характеристики методом одноосного сжатия и проведена оценка сопротивлению раздавливания по ГОСТ Р 51761-2013.
На основании полученных результатов, определено содержание кристаллической фазы в зависимости от состава и времени обжига. Содержание кристаллической фазы в зависимости от времени обжига существенно не меняется 42-48%. При увеличении содержания пластификатора с 15% до 30%, содержание кристаллической фазы возрастает с 30% до 70%.
Исследование насыпной плотности в зависимости от состава и времени обжига показало, что насыпная плотность гранул увеличивается в 2 -2,5 раза. Пиковые значения насыпной плотности зависят от времени обжига для каждого состава. При увеличении пластификатора требуется увеличивать время выдержки из-за увлечения вязкости состава. Насыпная плотность экспериментальных гранул колеблется от 0,8 до 1,22 г/см3.
При исследовании механических характеристики было выявлено, что самые высокие показатели у гранул с 20% пластификатора с временем обжига 10-12 минут. При одноосном сжатии отдельных гранул прочность составляет порядка 160 МПа, доля уцелевших гранул составляет 68-70%.
Изучение связи плотности и механических характеристик показало, что прочные гранулы имели высокую плотность. Значения сопротивления раздавливанию коррелируют с прочностью отдельных гранул. Образцы с наибольшим процентом неразрушенных гранул после испытания на сопротивление раздавливанию также характеризуются максимальными значениями прочности на сжатие.
Изделия на основе боя тарного стекла, легкоплавкой глины, кокса и древесных опилок могут использоваться в широком спектре. На основе данного материала и технологии производства возможно получение таких изделий, которые можно будет применять в качестве: теплоизоляционного материала; носителей каталитически активного слоя, для очистки воды от железа и марганца; пропанта.
