Меры повышения химической стойкости

Увеличение содержания кремнезема увеличивает стойкость по всем реагентам. При наличии в составе стекла 2-х щелочей химическая стой­кость возрастает на 30-45 %, по сравнению со стеклами, содержащими эквивалентное количество только одного любого из этих окислов. Это явление носит название нейтрализационного эффекта.

При разработке стекол с высокой водо- и кислотостойкостью рекомен­дуется использовать кислые (> 72-75% SiO₂) составы с пониженным содержанием (10-12%) щелочей Na₂O и Li₂O. Целесообразно вводить СаО и ZnO. В количестве 5-7% А1₂О₃ эффективно влияет на повышение водостойкости. При синтезе силикатных стекол с повышенной щелочеустойчивостью необходимо вводить ZrO₂ до 12-14% или La₂O₃ в больших количествах.

Повышают химическую стойкость в промышленности путем обработки поверхности сернистым газом (SO₂). Сернистый газ, взаимодействуя со щелочью поверхностного слоя стекла, образует легко смывающийся сульфат Na. В результате этого поверхностный слой стекла обогащается кремнеземом и, следовательно, имеет повышенную химическую устойчивость. Термическая обработка стекол также значительно влияет на их химическую стойкость. Так закаленные стекла разрушаются реагентами 1-й и 2-й групп в 1,2-2,0 раза сильнее, чем отожженные.

По химической устойчивости к воде стекла делят на 5 групп (по количеству выщелоченной Na₂O 0,2-0,87 мг):

1 - не изменяются Н₂О (0-0,11);

2 - устойчивые (0,11-0,20);

3 - твердые аппаратные (0,20-0,87);

4 - мягкие аппаратные (0,87-2,0);

5 - неустойчивые (> 2 мг).

Методика проведения работы Определение химической устойчивости стекол методом порошка

Наиболее универсальным является метод порошка, так как с его помощью можно определить химическую устойчивость любых изделий из стекла.

Подготовка порошка стекла. Около 100 г стекла дробят в фарфоровой ступке и просеивают. Для определения химической устойчивости применяют порошок стекла, прошедший через сито № 08 и задержанный на сите № 05, что соответствует размерам зерен стекла 0,5-0,85 мм. Кусочки, не прошедшие через сито № 08, растирают в ступке и снова просеивают. При подготовке порошка очень важно соблюдать равенство поверхностей зерен стекла, это достигается тщательным отбором круглых зерен. Для получения зерен округлой формы стекло целесообразно растирать в большой ступке (№ 5) кругообразными движениями пестика. Отсеивать пробу нужно через короткие промежутки времени, чтобы избежать образования большого количества пыли.

Полученный порошок стекла в количестве, примерно в 2-3 раза большем, чем необходимо для испытания, сортируют, удаляя плоские и остроугольные зерна. Для отбора круглых зерен, полученный порошок стекла высыпают на деревянную дощечку или кусок фанеры размером 75×50 см, которую держат в наклонном положении. При постукивании о верхний край дощечки округлые зерна скатываются вниз, а плоские задерживаются. Данный прием повторяют 2-3 раза.

Далее отбирают зерна округлой формы приблизительно одинакового размера при помощи пинцета и лупы. Для этого стеклянный порошок помещают на черную бумагу, покрытую обычным стеклом. Для освобождения отсортированного порошка от тонкой пыли, его промывают какой-либо жидкостью, не взаимодействующей со стеклом, например, этиловым спиртом.

Относительная ошибка при определении химической стойкости стекла методом порошка не превышает 2-5%. Среднюю относительную ошибку определяют по формуле:

,

где n₀ – среднее арифметическое из результатов отдельных измерений;  n₀ – средняя абсолютная ошибка измерений.