14. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
Куприева О.В.
Аспирант, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ БОРОСИЛИКАТНОГО ПОКРЫТИЯ ПРИ НАГРЕВЕ
Аннотация
В данной работе проведены исследования рентгенофазового анализа боросиликатного покрытия при нагреве до температуры 500 °С.
Ключевые слова: нагрев, рентгенофазовый анализ, термообработка
Kupreeva O.V.
Graduate student, Belgorod state technological university named after V.G. Shoukhov CHANGES IN THE STRUCTURAL STATE OF BOROSILICATE COVERAGE AT HEATING
Abstract
This paper presents research of x-ray phase analysis borosilicate coverage when heated to a temperature of500 °С.
Keywords: heating, x-ray phase analysis, heat treatment
В БГТУ им. В.Г. Шухова под руководством заслуженного изобретателя России Павленко В.И. разрабатываются новые способы создания радиационно-защитных материалов авиационно-космического назначения [1-14], обладающие улучшенными характеристиками по сравнению с используемыми в настоящее время. Композиты наиболее оптимально подходят для радиационного материаловедения. Однако, применяя различные компоненты для создания радиационной защиты, ученые часто сталкиваются с проблемой совместимости используемых материалов. Для наибольшего распределения компонентов применяют модифицирование одного из них, чаще наполнителя. Ранее автором было разработано боросиликатное покрытие, применяемое для модифицирования гидридов переходных металлов.
В данной работе проведены исследования изменения структурного состояния разработанного боросиликатного покрытия, применяемого для модифицирования радиационно-защитных материалов при температурном нагреве до 500 °С.
Рентгенофазовый анализ изучаемых покрытий выполнен на дифрактометре «Дрон-3» по стандартной методике. Съемку дифрактограмм вели на отфильтрованном CuK а-излучении (Ni-фильтр); напряжение на трубке 20 кВ; анодный ток трубки 20 мА; предел измерений 1000-4000 имп./с; скорость поворота детектора 2,4 о/мин; угловая отметка - 1о. Для идентификации фаз использовали данные картотеки “Critallgraphica Search-Match” (США).
По данным рентгенофазового анализа (РФА) соединение, образующее в боросиликатном покрытии, термообработанном при температуре 100 °С, имеет следующий состав:
СН3 (Si 30-4 B 1-6 O64) Na
моноклинной сингонии с большими параметрами кристаллической решетки (а = 9,659; b = 20,461; c =9,831 А ).
Термообработка боросиликатного покрытия при температуре 300 °С приводит к изменению рентгенографических характеристик кристаллической фазы. Идентифицирован фазовый состав, соответствующий боросиликату типа
NaBSi 2O5(OH)2 ,
который относится к листовым силикатам моноклинной структурой с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров с параметрами решетки
(а = 7,992; b = 7,085; c =4,918 А; рентгеновская плотность Density Dx =2,439).
Термообработка покрытия при 500 °С приводит к кристаллизации боросиликата и образованию соединения каркасного типа
NaBSi3O8
триклинной сингонии с параметрами решетки (а = 7,850; b = 12,380; c =6,810 А ; Dx =2,762). Наблюдается корреляция между оптической плотностью боросиликатного покрытия и рентгеновской плотностью кристаллов, т.е. с повышением температуры обработки оба показателя динамично возрастают.
Литература
1. Павленко В.И., Прозоров В.В., Лебедев Л.Л., Слепоконь Ю.И., Черкашина Н.И. Повышение эффективности антикоррозионной обработки ядерного энергетического оборудования путем пассивации в алюминийсодержащих растворах // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 4. С. 67-70.
2. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Edamenko O.D., Novikov L.S., Chernik V.N., Bondarenko G.G., Gaidar A.I. Experimental and physicomathematical simulation of the effect of an incident flow of atomic oxygen on highly filled polymer composites // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Т. 4. № 2. С. 169-173.
3. Ястребинский Р.Н., Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Ястребинская А.В., Черкашина Н.И. Модифицированные железооксидные системы - эффективные сорбенты радионуклидов // Перспективные материалы. 2013. № 5. С. 39-43.
4. Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.
5. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2011. - №3. - С. 113-116.
6. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //
Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
7. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
8. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Едаменко А.С., Матюхин П.В. Исследование влияния вакуумного ультрафиолета на морфологию поверхности нанонаполненных полимерных композиционных материалов в условиях, приближённых к условиям околоземного космического пространства // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 130.
9. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Сухорослова В.В., Бондаренко Ю.М. Влияние содержания кремнийорганического наполнителя на физико-механические и поверхностные свойства полимерных композитов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 95.
10. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
14
11. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
12. Черкашина Н.И. Воздействие вакуумного ультрафиолета на полимерные нанокомпозиты // В сборнике: Инновационные материалы и технологии (ХХ научные чтения) Материалы Международной научно-практической конференции. 2010. С. 246-249.
13. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
14. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
Куприева О.В.
Аспирант, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРОСИЛИКАТА НАТРИЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ БОРНОЙ КИСЛОТЫ И
МЕТИЛСИЛИКОНАТА НАТРИЯ
Аннотация
В данной работе рассматривается усовершенствованный метод получения получения боросиликата натрия из водных растворов борной кислоты и метилсиликоната натрия.
Ключевые слова: борная кислота, ИК-спектр, адсорбция
Kupreeva O.V.
Graduate student, Belgorod state technological university named after V.G. Shoukhov THE METHOD OF OBTAINING OF SODIUM BOROSILICATE FROM WATER SOLUTIONS OF BORIC ACID AND
POTASSIUM METHYL SILICONATE
Abstract
In this paper describes an improved method to retrieve a sodium borosilicate from water solutions of boric acid and potassium methyl siliconate.
Keywords: boric acid, IR-spectrum, adsorption
В центре «Радиационного мониторинга» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова под руководством Павленко В.И. разрабатываются основы создания функциональных радиационно-защитных материалов, в том числе стойких к космическому воздействию [1-14]. Однако, ряд этих материалов имеет низкую термическую устойчивость, что не позволяет их использовать в агрессивных космических условиях. В настоящее время актуальным являются исследования по модифицированию радиационно-защитных материалов, с целью повышения их термической стойкости и ряда других немало важных физико-химических показателей.
В работе рассмотрена возможность повышения термической стабильности материалов, в частности гидридов переходных металлов, путем нанесения на их поверхность кремнийорганического олигомера и борной кислоты химическим методом из водных растворов.
Модификация поверхности радиационно-защитных материалов боросодержащим компонентом обусловлена высоким сечением поглощения нейтронов в тепловой и надтепловой областях спектра атомами бора, что приводит к снижению плотности потока тепловых нейтронов и уровня захватного гамма-излучения.
Основными стеклообразующими компонентами бороалюмосиликатных покрытий на основе фритт для металлов являются оксиды SiO2, Al2O3 и борный ангидрид B2O3. Для улучшения технологических свойств (растекаемости, смачивающей способности) в покрытия вводят щелочные оксиды.
Как показали эксперименты достичь заметной адсорбции борной кислоты (Н3ВО3) из водного раствора на поверхности исследуемого материала не представилось возможным. В связи с этим и была предпринята предварительная активация поверхности кремнийорганическим олигомером на примере метилсиликонатом натрия.
ИК-спектр полученного боросиликата натрия состоит из множества узких полос с острыми пиками, образовавших сложные и
в основном асимметричные контуры в областях 750-400, 200-1250, 2400-2250, 4000-3450 см 4 ; области 1250-700, 2940-2450 и 34502940 см 1 диффузные, но не сильно уширены. Такой характер спектра указывает на хорошо сформированную кристаллическую структуру вещества и наличие в ней аморфной матрицы силиката.
Вывод: Разработан способ создания на поверхности радиационно-защитных материалов активных центров, на которых могут быть закреплены боросодержащие вещества, например, оксида бора или борная кислота. В качестве кремнийорганического активатора использован метилсиликонат натрия, растворимый в воде и способный создавать на поверхности материала гидролитически стабильную систему связей.
Литература
1. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
2. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
3. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
4. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
5. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2011. - №3. - С. 113-116.
6. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //
Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
7. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
15