Методика проведения работы

Согласно ГОСТ 11103-85 термостойкость листового стекла и ситаллов определяют на полированных пластинах размером 30×30×4 мм. При лабораторных исследованиях можно использовать цилиндрические стержни из стекла длиной 25 мм, диаметром 5-6 мм с оплавленными концами. Образцы тщательно просматривают под лупой. Выбираются образцы без пороков и трещин. Термостойкость определяют как среднюю арифметическую величину для 10 образцов.

Испытания начинают обычно при температуре, лежащие ниже предполагаемой по термостойкости на 20-30°С. Отобранные образцы помещают в печь и выдерживают при определённой температуре в течение 15 минут, а затем сбрасывают в стакан с водой комнатной температуры.

Извлечённые из воды образцы тщательно просматриваются под лупой. Образцы с трещинками отбираются, а остальные вновь загружаются в печь. Выбор шага повышения температуры Δt зависит от свойств материала с учётом предполагаемого среднего перепада температур, способного разрушить образец. При низкой термостойкости (от 50 до 100 °С) шаг повышения температуры может составлять 20-25°С. Испытания проводят до тех пор, пока все образцы не разрушатся. Термостойкость рассчитывают по формулам (1, 2).

Выводы по работе: оценить термическую стойкость исследуемого образца. Сравнить термостойкость двух образцов и сделать вывод о влиянии толщины стенки на термостойкость.

Контрольные вопросы по работе:

1. Теплофизические свойства стекол?

2. Что является мерой термостойкости

3. Как рассчитать коэффициент термостойкости?

4. Методы повышения термической стойкости стекол.

5. Как взаимосвязаны ТКЛР (Термический коэффициент линейного расширения) и термостойкость?

6. Как определить число теплосмен?

7. Методы определения термостойкости стекол.

Лабораторная работа № 12 Химическая устойчивость стекол

Цель работы: изучить методику определения химической устойчивости стекла; определить химическую устойчивость стекла заданного состава и установить гидролитический класс.

Основные понятия

Под химической устойчивостью стекла понимают его способность противостоять воздействию агрессивных сред. Различают два основных вид разрушения – растворение и выщелачивание. При растворении компо­ненты стекла переходят в раствор в тех же соотношениях, в каких они находятся стекле. При выщелачивании происходит процесс, когда в раствор переходят в основном окислы щелочных или щелочноземельных металлов.

В соответствии с характером разрушения, стекла можно условно разделить на 2 группы:

• реагенты с РН < 7 (вода, растворы кислот, кислые растворы солей и т.д.), которые "выщелачивают" стекло;

• реагенты с РН > 7 (растворы щелочей, карбонатов, а также плавиковая и фосфорная кислоты), которые растворяют стекло.

Согласно Гребенщикова И.В., кремнезем стекол, не связанный с основными окислами, образует прочный скелет, нерастворимый в воде и кислотах.

Кремнеземистые тетраэдры, вершины которых связаны со щелочами, щелочноземельными ионами – наиболее уязвимые звенья стеклообразного каркаса.

П

Рис. 12.1. Влияние времени на потери массы стекла при воздействии HCl (1) и Ca(OH)₂ (2).

ри воздействии воды и водных растворов происходят ряд одновременно протекающих процессов – растворение силикатов щелочных металлов, гидролиз щелочноземельных силикатов с образованием геля кремневой кислоты, обменная адсорбция между стеклом и раствором, вторичные реакции продуктов гидролиза поверхностными слоями стекла и т.д.

В результате на поверхности стекла образуется защитная пленка (50 Нм), состоящая из скелетного кремнезема, заполненного ге­лем кремневой кислоты, зат­рудняющая диффузию компо­нентов стекла в раствор.

Иной характер носит разру­шение стекол в растворах щелочей. На поверхности стекла (в зависимости от кон­центрации щелочного раство­ра) либо образуются рыхлые пленки, либо они вообще отсутствуют. В последнем случае реагенты реагируют не­посредственно с кремнеземом стекла и растворяют стекло целиком с образованием растворимых продуктов.

Воздействие таких реагентов во времени выражается линейной зависимостью, т.к. защитной пленки на поверхности стекла нет.

Скорость разрушения стекла растворами кислот или щелочей можно значительно уменьшить (в 18 раз) путем введения в последние некоторых анионов (ВеО₂; А1О₂; ZnO₂) или солей (А1С1₃). Это так называемое явление ингибиции (замедление или предотвращение реакции).