Большая техническая энциклопедия
2 7
A V W
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЩА ЩЕ

Щелочное стекло

 
Щелочное стекло имеет пониженные диэлектрические свойства и хорошие технологические качества, позволяющие создавать малогабаритные изоляторы с развитой поверхностью.
Щелочное стекло становится гидрофобным и при действии после термообработки ( 300 - 600 С) раствором три-метилхлорсилана. В то же время кварцевое стекло, не содержащее на поверхности групп Si-О - М, после аналогичной термообработки и последующей гидрофобиза-ции не приобретает водоотталкивающих свойств. Гидрофобную пленку на кварце не удается обнаружить ни по изменению смачиваемости, ни по данным термографического анализа, хотя для этой цели авторы [84] применяли установку высокой чувствительности.
Щелочные стекла с высоким содержанием тяжелых окислов. Электрические свойства этих стекол в большинстве случаев повышены. Сюда принадлежат флинты ( с содержанием РЬО) и кроны ( с содержанием ВаО), применяемые в качестве оптических и электроизоляционных стекол.
Щелочное стекло обладает высоким температурным коэффициентом расширения, поэтому изоляторы из такого стекла под влиянием резких перепадов температуры во время эксплуатации разрушаются. Это ограничивает область применения их внутренними установками, не подверженными резким изменениям температуры.
Щелочное стекло содержит окись натрия, растворимую в воде. Когда имеют дело с обычными объемными образцами стекла, это вымывание незначительно и поэтому незаметно. Однако, превращаясь в стеклянную нить, стекло в тысячи раз увеличивает свою поверхность.
Щелочные стекла с высоким содержанием тяжелых окислов. Электрические свойства этих стекол в большинстве случаев повышены по сравнению со стеклами I группы. К флинтам относятся также специальные конденсаторные стекла как м и н о с и др. К кронам близки обладающие довольно малым температурным коэффициентом расширения ( А 33 - 10 - 7 град.
Щелочное стекло содержит окись натрия, растворимую в воде. Когда имеют дело с обычными объемными образцами стекла, это вымывание незначительно и поэтому незаметно. Однако, превращаясь в стеклянную нить, стекло в тысячи раз увеличивает свою поверхность.
Щелочные стекла, содержащие уранаты, совершенно не флуоресцируют. Кислые стекла, в которых, как считают, содержатся ионы уранила, флуоресцируют, испуская более или менее сильно поляризованный свет в зависимости от присутствующих анионов. Были изучены борные, борсиликатные, основные силикатные и фосфатные стекла, содержавшие 1 % урана.
Щелочные стекла без тяжелых о к и-слов или с весьма незначительным содержанием их.
Щелочные стекла с большим количеством тяжелых окислов. Сюда принадлежат флинты ( с содержанием РЬО) и кроны ( с содержанием ВаО), применяемые в качестве оптических и электроизолирующих стекол. Эти стекла, в особенности кроны, отличаются незначительной электропроводностью и малым углом диэлектрических потерь.
Щелочные стекла с большим количеством тяжелых окислов. Сюда принадлежат флинты ( с содержанием РЬО) и к р о н ы ( с содержанием ВаО), применяемые в качестве оптических и электроизоляционных стекол.
Нейтральные и щелочные стекла при растворении в воде имеют щелочную реакцию в результате происходящего гидролиза.
Применение щелочных стекол ограничено нестабильностью их свойств, поскольку при нагреве в электрическом поле наблюдается интенсивное выщелачивание. Недостатком стекол является плохая теплопроводность, что не позволяет их применять при повышенных мощностях нагрева.
Упрочнение щелочных стекол может быть достигнуто методом ионного обмена, в основе которого лежат процессы диффузии. Сущность метода заключается в процессе обмена щелочных ионов поверхностного слоя стекла на щелочные ионы расплава солей ( нитратов, хлоридов, сульфитов), в которых обрабатывается изделие. Возникновение сжимающих напряжений в первом случае обусловлено образованием поверхностного слоя с меньшим коэффициентом расширения, а во втором случае - - уплотнением структуры поверхностного слоя. Проведены опыты по упрочнению образцов стеклянных труб в лабораторных условиях.
В щелочных стеклах с ферроцианидом при УФ-облучении стабилизируется электрон, обнаруживаемый по оптическим и ЭПР спектрам.

Волокна из щелочного стекла, наоборот, обладают высокой стойкостью к кислотам ( исключение составляют фосфорная и плавиковая кислоты) и недостаточной стойкостью к воде, влажному воздуху и щелочам при повышенных температурах. Необходимо также подчеркнуть, что стеклянное волокно обладает сильно развитой поверхностью, тем большей, чем тоньше волокна. По данным ВНИИ стеклянного волокна, волокна меньшего диаметра являются менее химически стойкими, чем волокна большего диаметра, поэтому для фильтрации целесообразнее применять стеклянные волокна большего диаметра.
Стекловолокно из щелочного стекла мало устойчиво по отношению к воде. При длительном хранении оно значительно снижает прочность, а при пребывании во влажной атмосфере со временем совершенно разрушается.
Колба из щелочного стекла погружается в расплавленную азотнокислую соль соответствующего щелочного металла. Для получения калия применяются только калиевые стекла и расплав нитрата калия, для получения цезия - цезиевое стекло и расплав нитрата цезия.
При применении щелочного стекла с тем же катионом, что и у прилегающего к нему расплава, не наблюдается химического взаимодействия, возникновения дислокаций в нем и, следовательно, его разрушения. Расплав при этом выполняет роль обменной среды - резервуара положительных ионов щелочных элементов.
Самыми легкоплавкими являются щелочные стекла, которые в своем составе имеют более 10 % щелочных окислов, но в этих стеклах наблюдается очень заметная ионная электропроводность и большие диэлектрические потери. Наиболее широкое применение в качестве электроизоляционных материалов имеют малощелочные стекла, содержащие не более 5 % щелочных окислов.
Стеклянная ткань из щелочного стекла устойчива к воздействию минеральных кислот, кроме фосфорной и плавиковой.
У изоляторов из щелочных стекол наблюдаются меньшие значения ( на 15 - 20 / 0) пробивного напряжения.
Зависимость удельного объемного сопротивления двухкомпо-нентных стекол систем SiO2 - Na2O и SiOjj-KjO от состава.| Зависимость удельного объемного сопротивления р при температуре 150 С от доли содержания К2О по отношению к суммарному содержанию обоих щелочных окислов Ме2О для трехкомпонентных стекол систем SiO2 - Na2O - К2О ( а и SiO2 - Li2O - K2O ( б. Числа ( 27 и 40 при графиках - суммарное содержание в стекле щелочных окислов, в молекулярных процентах. Масштабы по осям ординат - логарифмические. По О. В. Мазурину и Е. С. Борисовскому. Введение в состав щелочного стекла тяжелых окислов ( например, ВаО, РЬО) повышает р стекла.
Рассмотрим случай контакта щелочного стекла с расплавленной солью. На границе раздела стекло - расплав с анодной стороны под действием постоянного электрического поля происходит внедрение катионов расплава в стекло. Если вакансии стекла захватывают ионы из анодного пространства, отличающиеся от сеткомодифициру-ющего иона в нем, так называемые чужие ионы, то они в конечном счете разрушают стеклообразный каркас. Ток при контролируемом напряжении также падает экспоненциально со временем. В этой случае с анодной стороны образуется слой неподвижных чужих ионов в решетке. Затем процесс протекает по типу формовки оксидного анода.
Диаграмма состояния системы Rb20 - Si02. Важна для физико-химии щелочных стекол.
Их называют также щелочными стеклами. Эти стекла применяют для изготовления тонкостенной лабораторной посуды и крупногабаритной аппаратуры с толстыми стенками. Наличие в составе этих стекол большого количества щелочных оксидов обусловливает их сравнительную легкоплавкость и легкость формования из них различных изделий.
Перенос ионов в щелочных стеклах можно объяснить, предположив, что около каждого немостикового кислорода имеется несколько энергетически эквивалентных позиций, доступных для размещения щелочного катиона и отделенных друг от друга энергетическими барьерами. Такая модель допускает два типа ионных переходов.
Наибольшей химической стойкостью обладает щелочное стекло, которое рекомендуется для получения наполненных фторопластов, предназначенных для работы в агрессивных средах.

Под действием влаги прочность щелочных стекол уменьшается вдвое, так как вода выщелачивает стекло, образуются щелочные растворы, которые расклинивают микротрещины в поверхностном слое.
Влияние замены SiOa на ВзОз в алюмоборосиликатных стеклах.| Зависимость температуры исчезновения кристаллов ts от частичной замены ВгОз на ZnO. Выработка стеклянного волокна из щелочных стекол облегчается тем, что температура максимума кристаллизации их ниже, чем у бесщелочных алюмоборосиликатных стекол.
Изменения вг электроизоляционных. В электротехническом фарфоре и щелочных стеклах при действии гамма - или реакторного излучения tg S при комнатной температуре увеличивается по сравнению со значениями в исходном состоянии, при нагреве образца - стремится к значению tg 8 без облучения при соответствующей температуре и в ряде случаев становится меньше значения без облучения, tg S исследованных стеатитовых ( СПК-2, СК-1), высокоглиноземистой ( 22ХС), фор-стеритовой ( КВФ-4) керамик в широком интервале температур при облучении остается на уровне исходных значений или становится меньше исходных.
Это подтверждается тем, что щелочное стекло после длительного нагревания при температуре от 300 до 600 С ( для удаления сорбированной пленки воды и поверхностных гидроксильных групп) и охлаждении в сухом воздухе ( над Р205) при обработке растворами метилтрихлор-силана приобретает устойчивую гидрофобность.
Если пропускать постоянный ток через щелочное стекло с двумя прижимными электродами, то на них протекают электрохимические процессы. На катоде происходит нейтрализация положительных ионов электронами, на аноде выделяется кислород, образующийся вследствие разрядки кремне-борокислородного аниона. В процессе электролиза твердого стекла при контролируемом напряжении вблизи анода образуется пленка из окиси кремния или бора. Ток при этом со временем уменьшается по экспоненте.
Влияние времени отверждения гидрофобной пленки на основе полиэтил-гидросилоксана и характера обработки поверхности на адгезию полиуретанового клея ПУ-2. Это подтверждается тем, что щелочное стекло после длительного нагревания при температуре 300 - 600 С ( для удаления сорбированной пленки воды и поверхностных гидроксильных групп) и охлаждения в сухом воздухе ( над РаО5) при обработке растворами метил-трихлорсилана приобретает устойчивую гидрофобность.
Механические характеристики подвесных изоляторов типа П. Для изготовления стеклянных изоляторов из щелочного стекла применяется состав, принятый для производства обычного оконного стекла. Высокая механическая прочность и термостойкость стеклянных изоляторов обеспечиваются специальной термической обработкой - закалкой. Равномерно нагретые до температуры размягчения стеклянные изоляторы затем интенсивно охлаждаются воздушным дутьем. В первую очередь остывают наружные слои изолятора.
Так, в описанной модели щелочного стекла не-мостиковый кислород, имеющий в ближайшем окружении один щелочной катион, представляет собой нормальный структон с нулевым эффективным зарядом. Совокупность таких нормальных структонов аналогична идеальной решетке кристалла. Не-мостиковые субионы кислорода, не содержащие в первой координационной сфере ни одного катиона или же содержащие два катиона, являются дефектными структонами с эффективными зарядами - еи - - е соответственно.
Глубокий анализ этих стерических эффектов строения щелочных стекол, простых и смешанных видов, дан Дитцелем и Шейбани ( A. Особенно важное значение имеют максимумы плотности смешанных силикатных стекол вблизи отношения обеих щелочей 1: 1, что служит указанием на взаимную поляризацию ионов.
Денис тяжелых окислов уменьшает tg 8 щелочных стекол. При сверхвысоких частотах, приближающихся к частотам собственных колебаний ионов, в стеклах возможны также резонансные потери.
Стеклянную ткань изготовляют из бесщелочного или щелочного стекла. Ткань из щелочного стекла устойчива к воздействию минеральных кислот, кроме Н3РО4 и НР, а также к действию нейтральных оред.

При определенной температуре концентрация вакансий в щелочном стекле остается постоянной. Направленное перемещение катионов вдоль электрического поля к омическому контакту вызывает движение вакансий в противоположном направлении.
Согласованность экспериментальных данных с теоретически вычисленными для щелочных стекол свидетельствует о том, что проводимость определяется подвижностью катионов из одного полярного узла в соседнюю вакансию.
Механические характеристики подвесных изоляторов типа П. Начинают получать распространение стеклянные подвесные изоляторы из щелочного стекла, разработанные во Львовском политехническом институте, и изоляторы из малощелочного стекла, разработанные ВЭИ и ГИС.
Процесс ионизации атомов щелочных металлов на поверхности щелочного стекла с последующим их перемещением под действием поля в отрицательные вакансии стекла аналогичен поверхностной ионизации атомов щелочных металлов на нагретых поверхностях с большой работой выхода электрона. Щелочное стекло является типичным изолятором для электронов и в то же время оно обладает ионной проводимостью. В таких условиях положительная поверхностная ионизация атомов щелочных металлов на поверхности стекла немыслима без адсорбции на поверхностных дефектах. При этом характер связи адсорбированных частиц с поверхностью стекла может быть весьма различным, включая как прочную ионную или гомеополярную связь, так и относительно слабую гомеополярную.
Вследствие большого количества щелочей, в шихте более щелочных стекол с самого начала содержится относительно больше газов, чем в стеклах кислого типа.
Путем простого кипячения с водой можно растворить полностью только щелочные стекла и то лишь, если они мелко измолоты, причем полное растворение достигается лишь после многочасового кипячения. Для ускорения процесса растворения в технике пользуются обычно автоклавами. Растворение щелочных стекол возможно в вертикальных цилиндрических автоклавах под давлением 3 - 5 atm без применения мешал ок.
Стеклянные ткани получают из алюмоборосиликатного бес-щелочного стекла и алюмомагнезиального щелочного стекла, в зависимости от того, для каких газов эта ткань предназначается: кислых, нейтральных или щелочных.
Вместе с тем известно [7], что в щелочных стеклах влияние А1а03 как раз противоположно: введение окиси алюминия приводит к снижению сопротивления стекла. Вопрос о трактовке такого рода влияния А1а03 в щелочных стеклах окончательно не решен. Тем более трудно решить пока что этот вопрос для бесщелочных стекол.
Спиртово-канифольный замасливатель применяется при получении кремнеземистых материалов на основе щелочного стекла с последующим удалением щелочей кислотной обработкой. Он представляет собой раствор канифоли или ее эфиров в этаноле с пластификатором, например дибутилфталатом.
Свойства некоторых видов стекол, применяемых для производства стекловолокна. Для изготовления фильтровальных тканей используют волокна, вырабатываемые из щелочных стекол 7-го состава ( в вес.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11