Химическая устойчивость натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол (стр. 8 из 16)
Свойства стекла зависят от химического состава. Имеет значение так же метод выработки, термической обработки, технология приготовки и обработки сырья.
Дан анализ ассортимента из известково-натриевых и известково-калиевых стекол (посуда и художественно декоративные изделия).
На материалах завода «Дружная горка» изучен ассортимент продукции с повышенными термическими, механическими и химическими свойствами. За основу была продукция применяемая для оснащения химических и учебных лабораторий: медицинские стекла, стекла и изделия для пищевой промышленности, кварцевые стекла. По химическому составу эти стекла, в основном алюмоборосиликатные.
На методиках предприятия изучены режим отжига и закалки химически устойчивых и упрочненных стекол.
1.2 Экспериментальная часть
1.2.1 Исследования свойств стеклянной продукции
Экспериментальная часть посвящена определению химической устойчивости стеклоизделий по отношению к воде, кислотам и щелочным средам. Стекла разного химического состава имея разную степень разрушения в названных средах. Высокую химическую стойкость обуславливает двуокись кремния SiO2. Повышают химическую стойкость так же окись кальция CaO, разноземельные элементы, окись Алюминия Al2O3, окись магния MgO. Понижают химическую стойкость щелочные окислы металлов (Na2O, K2O).
В последние годы предприятиями мира и России разработано множество составов стекол с повышенной химической устойчивостью, которые применяются для изготовления посуды, художественно декоративных изделий, в оптике, медицине, приборостроения, множество разнообразных новых рецептов, ряд которых представлен в (таблице №1.3.). Особый интерес представляют химико-лабороторные стекла марок ХС, АБ-1, НС-3,цирконевые Ц-32, щелочно-устойчивые Щ-26, иенское-20
Таблица №1.3. Составы химико-лабораторных стекол
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Тип или № стекла |  |  |  | CaO | MgO | BaO |  |  |  |
| №23 | 68.7 | 2.5 | 3.8 | 8.4 | 0.8 | - | 9.7 | 6.1 | - |
| №29 | 68.3 | - | 3.7 | 7.5 | 3.5 | 3.5 | 10 | 3 | 0.5 |
| №846 | 74 | 3 | 3 | 10 | - | - | 10 | - | - |
| КС-34 | 67 | 3.9 | 2.15 | 6.3 | 2.26 | ZnO 2.27 | 12.6 | 2.65 | 0.87 |
| Иенское 20 | 75.7 | 6.8 | 5.2 | 1.3 | - | 3.6 | 6.2 | 1.2 | - |
| Циркониевое Ц-32 | 68.6 | - | 4.4 | 6.7 | 2.5 | - | 14.7 | - | 3.1 |
| Ситал | 75 | 7.6 | 6.2 | 0.7 | - | 4 | 6.5 | - | 3.1 |
| Пирекс | 81 | 12 | 2 | 0.5 | - | - | 4.5 | - | - |
| Щелочноустойчевые Щ-26 | 64 |  2 | 2 | 4 | - | SrO 4 | 9 |  1 | 14 |
Мерная лабораторная стеклянная посуда – цилиндры, колбы изготавливаются в соответствие с ГОСТ и применяются для измерений точных объемов жидкостей и для приготовления растворов заданных концентраций в лабораториях.
Химико-лабораторная посуда – воронки, колбы, спиртовки и другая лабораторная посуда изготовляется по ГОСТ. Изделия предназначены для использования в заводских исследовательских школьных и других лабораториях.
Приборы из стекла – вискозиметры капиллярные стеклянные изготавливаются по ГОСТ и предназначены для измерения кинематической вязкости прозрачных и не прозрачных жидкостей. Ванны, сосуды и другие изделия из непрозрачного кварцевого стекла.
1.2.2 Выбор объектов для исследования свойств стеклянных изделий
Для определения химического состава было избранно стекло ХС марки Л-80К. Для определения водостойкости, кислотоустойчивости щелочеустойчивости стекол были избраны химико-лабораторные изделия завода ОАО «Завод Химико-лабораторной посуды и приборов».
- Цилиндр измерительный трех разновидностей из стекла ХС-3.
- Воронки из стекла №23
- Чаши из стекла №29
- Пробки из стекла КС34
- Стаканы разной емкости, высоты из стекла №846
ВН – высокие с носиком
ВБН – высокие без носика
НН – низкие с носиком
НБН – низкие без носика
- Изделия из кварцевого стекла
- изделия класса посуды (графины, стаканы из известково-натриевого стекла).
1.2.3 Выбор объектов для исследования коэффициента термического расширения стекол
В качестве объектов были избранны стекла марок Л-80 и марок АМК и изделия из известково-натриевого стекла, посуда.
- Цилиндр измерительный трех разновидностей из стекла ХС-3.
- Воронки из стекла №23
- Чаши из стекла №29
- Пробки из стекла КС34
- Стаканы разной емкости, высоты из стекла №846
- Изделия из кварцевого стекла
- изделия класса посуды (графины, стаканы из известково-натриевого стекла).
1.3 Методики исследования свойств стеклянных товаров
1.3.1 Методика проведения химического анализа стекол
Многообразие стекол определяется многообразием химического состава. Состав стекол каждого типа характеризуется содержанием некоторых компонентов, меняющихся в относительно небольших пределах.
Для определения химического состава стекол используются самые разнообразные методы:
· весовой метод для определения содержания кремния оксида, фосфора(V) оксида, соединений селена, серы, бария оксида, тантала(V) оксида;
· комплексонометрический метод для определения оксидов висмута, свинца, алюминия, циркония;
· объемный метод для определения содержания селена, мышьяка, сурьмы, церия, бора;
· фотоколориметрический метод для определения содержания мышьяка, титана, неодима;
· атомно-абсорбционный метод для определения содержания оксидов алюминия, натрия, калия, лития, магния, кальция, олова, цинка, бария, свинца, железа;
· потенциометрический метод для определения содержания фтора;
· спектральный метод для определения содержания церия оксида, платины.
Для определения железа в стеклах используют фотоколориметрический метод, чувствительность которого составляет 10-4 масс.%.
Для определения железа, никеля, кобальта, меди, ванадия, хрома и марганца в боросиликатных стеклах используют химико-спектральный метод и метод атомной абсорбции.
Метод проведения химического анализа зависит от состава указанного в (таблице №1.4.)
- Допускается содержание хлора для всех марок стекла не более 0,3 % по массе сверх установленного состава.
- Допускается содержание примесей по массе сверх установленного состава:
Сг2О3 —не более 0,02 % для стекла марок ЗТ-2, КТ и не более 0,01 % для стекла марки ПТ;
МпО2 — не более 0,5 % для стекла марок ЗТ-1, ЗТ-2, КТ;
TiO2 — не более 0,08 % для стекла всех марок. При применении шлаков металлургического производства содержание TiO2 допускается до 0,4 %.
Таблица №1.4. Марки и химический состав стекла
| Группа стекла | Содержание оксидов, % по массе | ||||||
| SiO2 | Al2O3+Fe2O3 | CaO+MgO | Na2 | SO3 | Fe2O3 | Cr2O3 | |
| Бесцветная | 72 | 2,5 | 11 | 14 | 0,5 | - | - |
| Полубелая | 71,6 | 3,0 | 11 | 14 | 0,4 | - | - |
| Зеленая | 71 | 3,5 | 11 | 14 | 0,3 | - | 0,2 |
| Коричневая | 71,4 | 3,3 | 11 | 14 | 0,3 | - | - |
Таблица №1.5. Марки и химический состав стекла
| Обозначение оксидов | Допустимое отклонение, % по массе |
| SiO2 AI2O3 СаО + MgO (RO) Na2O или Na2O + K2O (R2O) | ±0,5 ±0,3 ±0,4 ±0,3 ±0,4 |
| Примечание — Предельное содержание каждого оксида в конкретном составе стекла не должно превышать предельных значений составов соответствующих марок. | |
1.3.2 Методика определения водостойкости стекол
Для определения водостойкости брались стекла мерки Л-80М, АМК. Водостойкость определялась зерновым методом. Стекло измельчалось бралась навеска в виде 2г. После кипячения в течение 2 часов навеску взвешивают. А раствор титруют 0,01Н раствора HCl.
Нормы потерь в мл/г для известково-натриевых стекол 0,2мл/г а химико-лабораторных 0,4-0,8мл/г.
1.3.3 Методика определения кислотостойкости стекол
Кислотостойкость определяется потерей массы испытуемой пробы стекла при воздействии кипящего 20,4% раствора соляной кислоты в течение 6ч. и выражается отношение потери массы к единице площади пробы.
Для проведения испытания брали пробы не менее 5мм в диаметре поверхность которых может быть легко определена. Допускается отобрать несколько образцов меньшего размера составляющих в сумме требуемую поверхность 400
. При этом поверхность не должна отличаться друг от друга не более 5%. Поверхность образцов должна быть ровной без острый кромки должна быть зашлифована и отожжены.