Патент на изобретение №2273607
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕСЩЕЛОЧНОГО ТЕРМОСТОЙКОГО СТЕКЛА
(57) Реферат:
Использование: в технологии получения стекла золь-гель методом. Технической задачей изобретения является получение однородного термостойкого бесщелочного стекла. Раствор для получения бесщелочного термостойкого стекла имеет следующий состав: ТЭОС – 187-220 вес.ч., вода – 220-270 вес.ч., этанол – 60-200 вес.ч., нитрат алюминия – 110-150 вес.ч., ацетат кальция – 35-50 вес.ч., ацетат цинка – 10-30 вес.ч., ацетат бария – 10-20 вес.ч. Время гелирования 4-6 часов, температура сушки геля – 180-200°С до постоянного веса. Получаемое термостойкое бесщелочное стекло отличается высокой однородностью, отсутствием свилей и включений, обнаруживаемых в стекле, синтезированном по традиционной стекольной технологии из общепринятых сырьевых материалов.
Изобретение относится к области получения стекла по золь-гель технологии. Золь-гель метод является наиболее перспективным в технологии получения синтетических силикатных стекломатериалов, позволяющий получать стекло с высокой степенью однородности. Чистота исходных компонентов обеспечивает высокое светопропускание синтезированных стекол в видимой области спектра. Кроме того, данным методом возможно получение новых видов стекол, изготовление которых традиционным способом весьма проблематично. Известен раствор (RU 203 6856, кл. С 03 В 8/02, 1995) для изготовления стекла для микросфер следующего состава, мас.%:
Известен раствор для изготовления стекла для микросфер, включающий, в мас.%:
Наиболее близким к предложенному изобретению по химическому составу и свойствам является раствор для получения пористого стекла, включающий: 100 мл тетраэтоксисилана, 100 мл этанола, 80,4 мл дистиллированной воды, 18,6 грамма Al(NO3)3·9Н2O и 2,8 мл концентрированной HNO3 (WO 93/24421, кл. С 03 В 8/02, 1993). Недостатком известных растворов для получения стекла является невозможность синтеза однородного, монолитного термостойкого стекла. Технической задачей данного изобретения является получение раствора (золя), пригодного после гелирования и сушки геля для синтеза монолитного, однородного термостойкого стекла, применяемого в электровакуумной промышленности для изготовления оболочек и деталей приборов и устройств. Поставленная задача достигается тем, что раствор для получения стекла, включающий тетраэтоксисилан (ТЭОС), этанол, нитрат алюминия и воду, дополнительно содержит ацетаты кальция, цинка и бария при следующем соотношении компонентов по весу: ТЭОС – 187-220 вес.ч., вода – 220-270 вес.ч., этанол – 60-200 вес.ч., нитрат алюминия – 110-150 вес.ч., ацетат кальция 35-50 вес.ч., ацетат цинка – 10-30 вес.ч., ацетат бария 10-20 вес.ч. Указанный раствор готовят методом золь-гель технологии. Золь-гель метод включает в себя следующие этапы синтеза: приготовление однородного раствора – золя; гелирование; сушка геля и термообработка ксерогеля при высоких температурах с целью плавления до образования однородной стекломассы. В качестве источника SiO2 используют тетраэхтоксисилан (Si(OC2Н5)4 – ТЭОС. Остальные оксиды вводят через нитраты и ацетаты металлов, растворенные в воде. Время гелеобразования линейно растет с увеличением отношения этанол: ТЭОС, т.е. по мере разбавления раствора, но существует оптимальное соотношение вода: ТЭОС, обеспечивающее минимальное время гелирования, причем значение этого отношения растет с увеличением содержания этанола (от 4 до 6). Предложенный нами состав для получения стекла золь-гель методом отличается от ранее известных смешанным составом исходного золя, включающего ТЭОС, этанол, воду, нитраты и ацетаты, входящих в состав стекла компонентов. Ниже приведены конкретные исходные составы растворов для получения стекла, вес.ч. Пример 1
Пример 2
Количества компонентов приведены в расчете на 100 гр сухого ксерогеля. На аналитических весах взвешиваются навески сухих реагентов: Al(NO2)3·9Н2O; Zn(СН3COO)2·2Н2O; Ва(СН3COO)2 и Са(СН3COO)·Н2O. Каждая навеска помещается в отдельный стеклянный стакан. С помощью мерного цилиндра отмериваются необходимые по расчету количества жидких реагентов: ТЭОС, спирт и вода дистиллированная. Отмеренные реагенты переливаются в отдельные стаканы и закрываются стеклянными либо пластиковыми крышками или пробками во избежание испарения. Стакан с отмеренным количеством дистиллированной воды помещается на водяную баню и нагревается до температуры 75°С. В нагретую воду постепенно добавляется азотнокислый алюминий, перемешивается стеклянной мешалкой до полного растворения каждой порции, затем в полученном растворе последовательно растворяется уксуснокислый кальций и уксуснокислый цинк. Растворение компонентов в воде проводится при перемешивании. Температура раствора поддерживается в интервале 75±3°С. Далее в полученном растворе аналогичным способом растворяется барий уксуснокислый и в последнюю очередь вливается 50 мл уксусной кислоты. Перемешивание проводится до полного растворения реагентов и достижения однородности раствора. Однородный раствор (золь) переливается в реактор, находящийся в термостате при температуре 70-75°С. В реактор вводится электрическая мешалка и раствор перемешивается со скоростью 200300 об./мин. Отмеренное количество ТЭОС подогревается на водяной бане в закрытом стакане до температуры 65-70°С и медленно, струйно выливается в реактор с раствором солей. Реакционная смесь перемешивается в течение двух часов при температуре 70-75°С до полной однородности золя. Далее проходит процесс гелирования путем выдерживания золя в течение 4-6 часов при температуре 70±5°С. Гель выдерживается в закрытой фторопластовой емкости при комнатной температуре не ниже 20°С в течение суток. Старение геля приводит к его “охрупчиванию”, что облегчает процесс дальнейшей сушки. Сушку геля проводят при температуре 180-200°С до постоянного веса. Полученный ксерогель плавят при высоких температурах до образования однородной стекломассы, из которой вырабатываются стеклоизделия путем отливки. Предложенный раствор отличается пониженным содержанием воды и спирта, что благоприятно сказывается на процессах гелирования и сушки геля. Стекло, полученное из предложенного раствора, обладает высокой однородностью и светопропусканием в видимой области спектра, обеспечивающих воспроизводимость эксплуатационных характеристик изготовленных из него изделий. Термостойкость стекла лежит в пределах 150-180°С.
Формула изобретения
Раствор для получения стекла, включающий тетраэтоксисилан, этанол, нитрат алюминия и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетаты кальция, цинка и бария при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 13.07.2007
Извещение опубликовано: 27.02.2009 БИ: 06/2009
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
