Способ получения высококремнеземистого пористого стекла

 

Использование изобретение относится к технологии пористых высококремнеземных стекол и может быть использовано в различных областях науки и техники, где применяются изделия из пористого стекла. Сущность изобретения: высококремнеземистое пористое стекло получают путем термообработки щелочеборосиликатного стекла и травления в 0,1-5 М раствора соляной кислоты . С целью повышения скорости выщелачивания после выдержки в растворе кислоты 5-20 ч продолжают травление с воздействием ультразвуковых колебаний с амплитудой 3-15 АПор, где АПор - амплитуда колебаний, соответствующая порогу кавитации . С целью оптимизации режима амплитуду колебаний излучателя устанавливают по максимальному подъему раствора в стеклянном капилляре, помещенном вертикально в рабочей емкости с раствором соляной кислоты. Способ позволяет ускорить в 2-5 раз процесс выщелачивания. 1 з. п. ф-лы, 1 табл. s С

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5! ) 5 С 03 С 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4901345/33(22) 09. 01. 9 1 (46) 07.12.92. Бюл, N 45 (71) Институт прикладной физики АН БССР и Институт химии силикатов АН СССР (72) Н.В. Дежкунов, Г.П. Раскова, С,В. Корнева и Т.С. Цехомская (56) Заявка Японии N. 62-25618, кл. С 03 С 11/00, 1987.

Аппен А.А, Химия стекла. Л.: Химия, 1970, с. 193. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМНОГО ПОРИСТОГО СТЕКЛА (57) Использование: изобретение относится к технологии пористых высококремнеземных стекол и может быть использовано в различных областях науки и техники, где применяются изделия из пористого стекла.

Изобретение относится к технологии пористых высококремнезеглных стекол и гложет быть использовано в различных областях науки и техники, где применяются изделия из пористого стекла, Известный способ получения пористых стекол состоит в гом, что двухфазные щелочеборосиликатные стекла с двухкаркасной ликвационнои структурой в виде изделий или порошка обрабатывают растворами кислот.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения пористых пластин, заключающийся в том. что заготовки двухфазного щелочеборосиликатного стекла, подвергнутого предварительной тепловой обработке, с целью фазового разделения выдерживают в растворе соляной кислоты при постоянной температуре до образования сквозных пор, после чего промывают водой и сушат.., . Ж,, 1 779674 А1

Сущность изобретения: высококремнеземистое пористое стекло получают путем термообработки щелочеборосиликатного стекла и травления в 0,1 — 5 М раствора соляной кислоты. С целью повышения скорости выщелачивания после выдержки в растворе кислоты 5 — 20 ч .продолжают травление с воздействием ультразвуковых колебаний с амплитудой 3 — 15 Апор, где snop — амплитуда . колебаний, соответствующая порогу кавитации. С целью оптимизации режима амплитуду колебаний излучателя устанавливают по максимальному подьему раствора в стеклянном капилляре, помещенном вертикально в рабочей емкости с раствором соляной кислоты, Способ позволяет ускорить в 2-5 раз процесс выщелачивания. 1 з. и. ф-лы, 1 табл.

При атом необходимое время обработки устанавливают в зависимости от скорости выщелачивания стекла, которая определяется свойствами стекла, составом раствора и его температурой, Общим недостатком указанных выше способов является низкая скорость выщелачивания заготовок стекла.

Целью изобретения. является повышение скорости выщелачивания.

Поставленная цель достигается тем, что в способ получения высококремнеземистоt.o пористого стекла путем термообработки щелочеборосиликатного стекла и травления в 0,1 — 5 М раствора соляной кислоты, включают выдержку в растворе кислоты 5-20 ч. после чего продолжают травление с воздействием ультразвуковых колебаний с амплитудой 3-15 Ап0р, где А,0р -- амплитуда колебаний, соответствующая порогу кавитации. С целью оптимизации режима амппиту1779б74 ду колебаний излучателя устанавливают по максимальному подъему раствора в стеклянном капилляре, помещенном вертикально в рабочей емкости с раствором соляной кислоты. 5

Способ осуществляют следующим образом.

Пластину из НБС стекла закрепляют в оправке, оставляющей легкодоступными для регулирующего вещества рабочие по- 10 верхности пластины. Оправку с образцом помещают в раствор кислоты, поддерживая в нем заданную температуру при помощи термостата.

Через 5 — 20 ч (в зависимости от техноло- 15 гии термообработки) в рабочей среде возбуждают ультразвуковые колебания при амплитуде колебаний излучателя, обеспечивающей ультразвуковой капиллярный эффект (3 — 15 Anop), в результате которого 20 жидкость в капилляре под действием ультразвука интенсивно прокачивается в направлении от излучателя, Воздействие ультразвука приводит к существенному уменьшению толщины пограничного слоя и 25 интенсификации процессов диффузии, играющих важную роль в процессе выщелачивания, Таким образом рабочая среда в канале капилляра непрерывно обновляется. В ре- 30 зультате поддер>кивается постоянство концентрации раствора на границе поверхности заготовки — раствор, обеспечивается интенсивное удаление продуктов реакции из капиллярных каналов и 35 существенное повышение скорости выщелачивания. Эксперименты показали, что ультразвуковая энергия используется эффективно при амплитуде колебаний излучателя в интервале (3 — 15) Апор 40

Это обусловлено тем, что в диапазоне

Anop — ЗАпор кавитационное облако, как правило, представляет собой совокупность отдельных скоплений пузырьков, что соответственно дает неравномерность ин- 45 тенсификации процессов заполнения капиллярных каналов жидкостью. И только пои ЗАпор кавитационные. пузырьки в кавитационной области распределяются равномерно, соответственно обеспечивается 50 высокая равномерность обработки заготовок, С увеличением амплитуды колебаний эффект интенсификации массообмена в капиллярных системах под воздействием уль- 55 тразвука возрастает, достигает максимума и, начиная с А > 15Апор — уменьшается.

Уменьшение эффекта при А > 15Апор связано с тем, что при таких амплитудах начинает уменьшаться излучаемая мощность, несмотря на увеличение амплитуды, что обусловлено уменьшением волнового сопротивления жидкости вследствие большого. количества кавитационных пузырьков в объеме жидкости над излучателем. Таким образом увеличение амплитуды колебаний более

15Апор нецелесообразно, т. к. при этом увеличение скорости реакции не наблюдается, несмотря на увеличение расходуемой мощности.

Требуемый режим может быть установлен по увеличению подъема жидкости в вертикальном стеклянном капилляре. Для этого капилляр располагают в рабочей емкости с раствором кислоты и включают колебания, Изменяя амплитуду колебаний излучателя, устанавливают режим, соответствующий максимуму подъема жидкости в капилляре под действием ультразвука.

На первой стадии выщелачивания (520 ч) ускорение процесса под действием ультразвука незначительно, поэтому ее целесообразно реализовывать без применения ультразвука.

Пример 1. Диск диаметром 30 мм и толщиной 2 мм из стекла исходного состава

6,8 Ма20; 20,9 В20э; 0,3 А!20э; 72,0 SION, термообработанного при 550 в течение

144 ч, помещают на подставке в стакан с 1

М раствором ICI при комнатной температуре. Спустя 7 ч включают ультразвуковые ко- лебания частотой 20 кГц, амплитуду колебаний излучателя поддерживают равной 12 мкм. Используют магнитострикционный излучатель, запитываемый из генератора УЗДН-1.

Результаты измерений толщины проработанного под ультразвуком слоя s сравнении с условиями без применения ультразвука приведены в таблице в зависи- . мости от времени обработки.

Таким образом описываемый способ позволяет ускорить в 3-5 раз процесс выщелачивания (в зависимости от требуемой глубины обработки). При этом растрескивание практически отсутствует.

Формула изобретения

1. Способ получения высококремнеземистого пористого стекла путем термообработки щелочеборосиликатного стекла и травления в 0,1 — 5 М раствора соляной кислоты, от л и ч.а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости выщелачивания, после выдержки в растворе кислоты 5 — 20 ч продолжают травление с воздействием ультразвуковых колебаний с амплитудой 3 — 15

Апор, где Апор — амплитуда колебаний, соответствующая порогу кавитации.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем. что в емкость с соляной кислотой поме1779674

Составитель О. Самохина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Редактор Е, Савина

Заказ 4416 Тираж .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат" Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 щают стеклянный капилляр, а амплитуду колебаний устанавливают по максимальному подъему раствора.