ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связки — насыщенные растворы кристаллогидратов из "Неорганические клеи" Исходя из общих принципов проявления вяжущих свойств [81], можно предположить, что насыщенный раствор кристаллогидрата может играть роль связки. При смачивании порошкообразного материала таким раствором часть растворителя (воды) будет адсорбирована на поверхности частичек, что приведет к пересыщению и далее к кристаллизации раствора. Способствовать кристаллизации будет пониженная растворяющая способность адсорбированной воды (диэлектрическая проницаемость пленочной воды 2—5). Учитывая высокие исходные значения Т/Ж (10/1), можно ожидать, что кристаллизация гидрата приведет к заметному упрочнению образцов. Однако, как показывает эксперимент, прочность таких образцов невысока и часто имеет тот же порядок, что и прочность образцов, отформованных на воде. Вместе с тем имеют место случаи, когда прочность образцов, отформованных на насыщенных растворах кристаллогидратов, в 2—3 раза больше прочности образцов, отформованных на воде. [c.109] Если образцы, отформованные на насыщенных растворах кристаллогидратов, подвергнуть термообработке при 105—110 °С, то их прочность резко возрастет. [c.109] Поскольку мы сталкиваемся, в сущности, с новым типом связок, для объяснения перечисленных выше эффектов необходимо первоначально рассмотреть особенности синтеза, прочности и адгезии в случае использования в качестве связки воды. [c.109] Если прослойка между склеиваемыми частицами уменьшается до толщины пленки структурированной воды, то такая пленка будет связывать соприкасающиеся частицы. Поскольку толщина структурированной пленки 2—10 нм, то трудно ожидать, что за счет естественного испарения из клеевого шва или из изделия, изготовленного литьем или прессованием, удастся уменьшить толщину водной прослойки до таких значений. Связывание происходит посредством водородных чи донорно-акцепторных связей [81]. [c.110] Упорядоченное структурированное состояние воды характеризуется стабилизирующим действием водородных связей на молекулы воды, делающим их менее подвижными. При большой толщине водной прослойки такой эффект снижается. Поэтому в реальных технологических условиях применения в качестве связок растворов гидратов частицы связывают более толстые пленки, в которых вода в меньшей степени приобретает квази-твердое состояние, чем в пристенно-структурированном слое. В результате прочность изделий, полученных в условиях естественной сушки, невелика и колеблется в зависимости от удельной площади поверхности порошка от 0,1 до 1,0 МПа для литых и до 0,8—5,0 МПа для прессованных изделий. Невелика и адгезионная прочность. [c.110] Проанализируем влияние электролита, присутствующего в растворе, на рассмотренные выше явления. Остановимся сначала на явлениях, связанных с влиянием находящихся в растворе ионов на структурирование водной прослойки. Электростатическое поле иона нарушает, как бы плавит , водную решетку, поэтому структурирование воды под влиянием поверхностных полей не аналогично влиянию полей находящихся в растворе ионов. Самойлов ввел понятие о положительной и отрицательной гидратации. В зависимости от свойств ионы могут упорядочивать и разупорядочивать структуру объемной воды. Следовательно, до момента, когда контакт между частицами еще не стал кристаллизационным (в результате выкристаллизовывания растворимого гидрата), свойства контакта могут как улучшаться, так и ухудшаться под влиянием растворенных ионов. Это справедливо для случая избытка раствора и не очень больших концентраций электролитов в растворе. [c.111] В нашем случае следует обратить внимание на то, что жидкость в контактной зоне является насыщенным раствором хорошо растворимых солей. Известно, что концентрированные водные растворы электролитов своеобразны по структуре и в случае высококонцентрированных растворов ( 2 н.) свободных молекул растворителя в таких растворах практически нет. Все они связаны с находящимися в растворе ионами. Такие раст воры ближе по структуре расплавленным электролитам, нежели к воде. Следовательно, до момента, пока прослойка раствора полностью не закристаллизовалась, в формировании контакта могут участвовать не только диполь-дипольные, но и ион-дипольные взаимодействия. [c.111] При использовании в качестве связующего насыщенного раствора гидрата в приповерхностном слое свойство растворителя резко изменяется, так как структурированный приповерхностный слой воды имеет повышенную плотность и пониженную диэлектрическую проницаемость. Таким образом, в приповерхностном слое будет происходить кристаллизация растворенного вещества. Причем условия поляризации молекул воды под влиянием поля соприкасающихся поверхностей будут приводить к упорядочению структуры новообразований, на что обратили внимание Ефремов и Розенталь, указывая на важную роль структурирования клеящей прослойки. [c.111] В процессе термообработки такой смешанный жидкостнорастворный кристаллизационный контакт заменяется на контакт за счет выкристаллизовавшегося гидрата. [c.111] Поляризационные характеристики будут сказываться особенно интенсивно в период сохранения жидкости в зоне контакта. Следовательно, свойства клеевых швов или образцов, полученных тем или иным формованием и не подвергнутых термообработке, будут в значительной степени определяться поляризационными характеристиками растворенной соли. Несомненно, что на свойства контакта будут оказывать существенное влияние и поляризационные характеристики кристаллов склеиваемых поверхностей. [c.112] Свойства контакта будут определяться и физико-химическими свойствами поликристаллического сростка гидрата, образующегося в зоне контакта. Прочность таких сростков, видимо, должна быть тем выше, чем выше энергия кристаллической решетки, и, следовательно, также должна зависеть от поляризационных характеристик гидрата. [c.112] Суммарные физико-механические свойства контактной зоны определяются а) прочностью адгезионно-эпитаксиального контакта б) физико-механическими свойствами поликристаллического сростка в прослойке гидрата. [c.112] Наполнитель — молотый кварцевый песок (5102), 5=2600 см /г структурный тип наполнителя н решетки солн —2п5 Т/Ж=10/1 аннон —503 (л = 0,23 нм). [c.113] Наблюдается и третий случай при затворении сульфатами оксида железа (сульфат и РегОз имеют различные структурные типы) сила поля катиона вообще мало сказывается на прочностных свойствах образцов. [c.113] У хлоридов и нитратов в пределах исследуемых рядов имеются соли, относящиеся как к структурному типу Na l, так и к структурному типу ZnS. В этом случае максимальные прочности отмечены для солей, имеющих такой же структурный тип, что и у наполнителя (табл. 23). В целом же для нитратов и хлоридов взаимное перемежающее влияние как типа структуры, так и поляризационных характеристик соли значительно усложняет картину и проследить четкие зависимости в этом случае не всегда удается. [c.113] Наполнитель — молотый кварцевый песок (ЗЮг), 5 = 2600 см°/г структурный тип ZnS Т/Ж=10/1 анион — NO3- (л=0,189 им). [c.113] Таким образом, если структурный тип соли и наполнителя одинаков, прочность изделия или клеевого шва определяется физико-механическими свойствами поликристаллического сростка в клеевой прослойке. Если же структурный тип соли и наполнителя не совпадает, прочность определяется главным образом свойствами адгезионно-эпитаксиального контакта. [c.114] Приведенный выше анализ позволяет выявить ряд важных положений, которые могут быть использованы при подборе связок в виде насыщенных растворов солей кристаллогидратов. Одним из вариантов таких связок являются горячие пересыщенные растворы гидратов. При смешении этих растворов с порошками (разбрызгиванием форсунками) последние быстро окатываются, и гранулы приобретают нужную прочность. Такой способ запатентован в ФРГ. [c.114] Возможны два варианта использования в качестве связок-клеев водных растворов электролитов. В первом случае физическое связывание растворителя происходит сначала в результате адсорбции поверхностью связываемого материала, а затем вода связывается в кристаллогидраты, которые и являются цементирующими и адгезионными фазами [81]. По другому варианту происходит взаимодействие растворимого электролита со связываемым материалом с образованием более сложного соединения — кристаллогидрата [ 40]. [c.114] В качестве связок для магнезиальных масс Суворовым и Кабановым предложено использовать растворы сульфатов, хроматов и хлоридов магния (а. с. СССР 509555, 566801). Связывание в этом случае при формовании сырца и в процессе его сушки обусловлено как образованием Мд(ОН)г, так и вводимых солей. Кроме того, выделяются кристаллогидраты сульфатов, хроматов и хлоридов магния. [c.114] Вернуться к основной статье