double arrow

СТЁКЛА


Стёклами называются все аморфные тела, получаемые путём переохлаждения расплава и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твёрдого тела, причём процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.

4.1. Химическая стойкость стёкол.

Неорганические стёкла способны изменяться («выветриваться») под воздействием атмосферы, влаги или химических реагентов. Химическая стойкость стекла зависит от его состава, природы реагентов и условий, при которых они действуют на стекло.

При взаимодействии стекла с влагой и кислотами происходит гидролиз силикатов щелочных металлов с образованием гидроксидов и геля кремневой кислоты.

Na2SiO3 + H2O = NaOH + SiO2 (гель)

Гидроксиды щелочных металлов затем реагируют с диоксидом углерода воздуха СО2

NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Продукты реакции растворяются в действующей на стекло влаге и образуют щелочной раствор. Если изделие свободно омывается водой, то продукты реакции удаляются с поверхности. В результате этого поверхностный слой обедняется атомами щелочных металлов – выщелачивается. На нём создаётся плёнка из геля кремнекислоты, которая со временем утолщается и уплотняется, защищая стекло от дальнейшего гидролиза, и выщелачивание постепенно замедляется




При длительном воздействии первоначального щелочного раствора на поверхность стекла щёлочи сначала растворяют защитную кремнезёмную плёнку, а затем вступают во взаимодействие с самим стеклом. Сначала на поверхности стекла образуются белые пятна, затем более глубокие повреждения. Образующийся налёт продуктов растворения отслаивается в виде чешуек. Контактирующие стёкла с разрушенной поверхностью могут склеиться и образовать монолит.

На боратных и фосфатных стёклах не образуется защитной кремнезёмной плёнки, поэтому под действием тех или иных реагентов они постепенно растворяются.

Чем меньше в стекле щелочных элементов, тем выше химическая устойчивость. Больше всего подвержены гидролизу калий-силикатные стёкла, меньше – литиевые. Смешанные натрий-калиевые стёкла более устойчивы, чем чисто натриевые. В силикатных стёклах при замене щелочных компонентов двухвалентными щёлочноземельными оксидами, а также при введении оксидов трёх- и четырёхвалетных металлов, химическая стойкость возрастает. Наиболее устойчивы к воздействию воды силикаты цинка, бериллия и кальция. Менее устойчивы силикаты магния и стронция, легко растворяются силикаты бария и свинца.

Силикаты циркония, алюмосиликаты, а также боросиликаты, содержащие не более 12% В2О3, обладают высокой устойчивостью. Устойчивость силикатных стёкол к действию кислот повышается в присутствии Al2O3, TiO2 , ZrO2. Устойчивость к щелочам, особенно концентрированным, также возрастает в присутствии Al2O3 и ZrO2, а TiO2, BaO, PbO и MgO , напротив, снижают устойчивость.



Повышение температуры усиливает разрушение стекла под действием различных реагентов. Особенно активно воздействует на стекло перегретая вода при температуре выше 1000С и водяные пары.

Поскольку взаимодействие стекла с агрессивными средами – гетерогенный процесс, увеличение поверхности ускоряет реакцию. Так, стеклянные волокна или порошок разрушаются химическими реагентами во много раз быстрее, чем массивное стекло. Химическая устойчивость зависит от состояния поверхности стекла; она выше у изделий с огнеполированной поверхностью. Химическая устойчивость изделий также повышается при обработке поверхности кислыми газами (СО2 , SO2) или слабыми растворами кислот. А плавиковая кислота разрушает стекло очень быстро.

4.2. Радиационная стойкость стёкол.

Ионизирующие излучения оказывают на стёкла по характеру такое же воздействие, как и на керамику, но эффект, как правило, меньше. Однако, для стёкол отмечены и химические изменения, выражающиеся в изменении стойкости к действию воды, кислот и щелочей – потери массы при обработке химическими реагентами после облучения возрастают. Степень изменения зависит от состава стёкол. Наименьшая радиационная стойкость у борсодержащих стёкол – уже при потоке 1015 – 1016 n0/см2 предел прочности при растяжении sр уменьшается, стекло растрескивается. Для других составов стёкол и 1018 – 1019 n0/см2 не страшны - у них при этих потоках возрастает sр, а ударная вязкость уменьшается. При потоках более 1020 n0/см2 уменьшается теплопроводность и возрастает электропроводность.



При g-облучении многие стёкла окрашиваются. После прекращения облучения стёкла восстанавливают исходные свойства.

Ситаллы (пирокерамика) обладают высокой радиационной стойкостью до 100 – 1000 Мрад.







Сейчас читают про: