3.6 Получение золя кремниевой кислоты ионообменным способом

Для связки в высокоэффективном нанодисперсном теплоизоляционном материале в работе использован золь кремниевой кислоты полученный ионообменным способом.

На начальном этапе катионит переводился из Н⁺ формы, замачиванием катионита в слабом растворе соляной кислоты с концентрацией 1-2 моль/л. Затем производилась отмывка катионита, от избытка кислоты, в дистиллированной воде. Проверочной операцией было определение рН, его значение должно было находиться в пределах 5-7(нейтральная среда). Силикат натрия разбавили дистиллированной водой в соотношении 1:2, и измерили рН, его значение составило 11 (ярко выраженная щелочная среда). Раствор силиката натрия пропустили через ионообменную колонну с заранее подготовленным катионитом. Выдержка раствора силиката натрия в ионообменной колонне составила 1 час, после чего раствор слили из колонны, и получили раствор с рН=2-3(кислая среда) [30].

Таким образом, был получен золь кремнезема 5%, с размерами частиц 10-40нм. Для того чтобы получить более концентрированный золь, его необходимо выпарить, однако синтезировать золь с концентрацией более 15% невозможно с помощью этой технологии.

Так как золь не был стабилизирован, он превратился в гель. А для длительного хранения золь необходимо стабилизировать и такие вещества не были подобраны и испытания не проводились, поэтому золь в качестве связующего для теплоизоляционных материалов необходимо использовать лишь в течение 2х часов.

Заключение

По результатам представленной работы можно сделать следующие выводы:

1. Проведен анализ теплоизоляционных и теплозащитных материалов;

2. Получены композиционные смеси, и изготовлены конструкционные детали с высокими термо-физическими характеристиками;

3. Разработаны методики проведения исследования теплоизоляционных материалов с применением ТА;

4. Определены основные характеристики теплоизоляционных материалов: теплопроводность λ=0,0495, плотность ρ не менее 0,3г/см³, предел на сжатие не менее 0,5 МПа;

5. Предложен метод золь-гель технологии для получения конструкционных деталей.

Таким образом, поставленные цели по получении композиционных смесей с минимальным коэффициентом теплопроводности и изготовлении конструкционных деталей, достигнута. Поставленные задачи решены в полном объеме.

Дальнейшие разработки теплоизоляционного материала и получение конструкционных деталей следует вести с применением метода золь-гель технологии, которые позволят получить аморфный кремнезем (с теплопроводностью в 150 раз меньше теплопроводности пирогенной формы кремнезема), и структурировать композиционные смеси данным нанонаполнителем.

Результатом данной работы стала разработка нового теплозащитного материала, с высокими термо-физическими характеристиками, не имеющего аналогов в РФ. Из разработанного теплозащитного материала были изготовлены и испытаны с положительным результатом макетные образцы, для изделий ОКБ «Авиаавтоматика».

Список использованных источников

1. Чудновский А. Ф. Теплофизические характеристики
 дисперсных материалов. М., Физматгиз, 1962, 456 с. с ил.

2. http://megaflex.ru/press/tekhnicheskie_kharakteristiki_teploizolyatsionnykh_materialov - электронный источник

3. Основы теплопередачи в авиационной и ракетной
технике. Под общей ред. В. К. Кошкина. М., Оборонгиз, 1960,
390 с. с ил.

4. Пустовалов В. В. Теплопроводность огнеупоров.
М., «Металлургия», 1966, 34 с. с ил.

5. Васильев Л. Л., Танаева С. А. Теплофизические свойства пористых материалов. Минск, «Наука и техника», 1971,
268 с. с ил.

6. Попов Ю.В. Перспективы развития бортовых устройств регистрации./Проблемы безопасности полетов. 1994, №3,.

7. Сперроу Э. М., Сесс Р. Д. Теплообмен излучением.
Л., «Энергия», 1971, 294 с.

8. Саратовский государственный технический университет кафедра «химии» композитные наноматериалы д.х.н.. профессор А.В. Гороховский

9. Nanostructured Materials and Nanotechnology; Nalwa, H.S. Ed.; Academ. Press: San Diego, CA, 2002.

10. Кинг Г. А. Методы отвода тепла и защиты и материалы.— В кн.: Исследования при высоких температурах. М.,
Изд-во иностр. лит., 1962, с. 212—239.

11. Анфимов Н. А. Теплозащита. — В кн.: Физический энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия», 1966,
т. 5, с. 145—147.

12. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М., «Высшая
школа», 1967, 599 с. с ил.

13. Ю.В. Полежаев Ф.Б. Юревич Тепловая защита. Под ред. А. В. Лыкова.
М., «Энергия», 1976.392 с. с ил.

14. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов: Учебное пособие. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 309с.:ил.

15. Горюнов Ю.В.,Перцов Н.В.,Сумм Б.Д. Эффект Ребиндера. М.: Наука, 1996. 128с.

16. Feng X., Harris R.A. Review of ceramic nanoparticle synthesis. Proc.4^th Conf. «Fine, ultrafine and nano particles 2001». 14-17 oct.2001. USA. p. 75-90.

17. Максимов А.И., Мошников В. А., Таиров Ю. М., Шилова О. А. О 81. Основы золь-гель-технологии нанокомпозитов: Монография. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2007. 156 с.

18. http://do.gendocs.ru/docs/index-79019.html?page=2#2532844 – электронный источник

19. http://www.microthermgroup.com/slider.aspx - электронный источник

20. http://technologiya.ru/SitePages/default.aspx - электронный источник

21. http://www.lanterm.ru/more-teploiz - электронный источник

22. Лаборатория химического факультета, мгу 2009 г. Дифференциальная сканирующая калориметрия Емелина, А. Л.

23. G. Hakvoort, L. L. Van Reijen, Thermochimica Acta, 93 (1985): p 317.

24. Белев Н. М. Рядно А. Л. Методы теории теплопроводности м высшая школа 1982 304 с

25. C. P. Camirand, Thermochimica Acta, 417 (2004): p 1.

26. http://www.interpribor.ru/mit10.php - электронный источник

27. Научно-производственное предприятие «ИНТЕРПРИБОР». Измеритель теплопроводности материалов МИТ-1. 38с.

28. http://skyfly.on.ufanet.ru/elpoms/33COMP.HTM - электронный источник

29. Статья

30. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 – 328с: ил.-нанотехнологии.Основы теплопередачи в авиационной и ракетной
технике. М., Оборонгиз, 1960, 390 с. с ил. Авт.: Авдуевский В. С. и др.

55