玻璃離子水門汀固化反應(yīng)過程的研究.pdf

1、本論文研究目的：其一是SiO<,2>·Al<,2>O<,3>·CaO·CaF<,2>·P<,2>O<,5>系統(tǒng)玻璃的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)玻璃離子水門汀性能的影響；其二是探索固化反應(yīng)機(jī)理，如固化過程及水門汀抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間延長而增加的原因，完善固化反應(yīng)理論。 采用FTIR、DSC/TG和X-ray衍射研究了Si<,2>·Al<,2>O<,3>·CaO·CaF<,2>·P<,2>O<,5>系統(tǒng)玻璃的結(jié)構(gòu)。酸蝕后，不含氟玻璃的紅外光譜幾乎沒有變

2、化，然而含氟玻璃的紅外光譜則有很大變化，表征Si-O伸縮振動(dòng)，即位于1006～1024cm<'-1>譜分裂為2個(gè)，即1086 cm<'-1>和996cm<'-1>～1024cm<'-1>，并且吸收強(qiáng)度顯著變化。結(jié)果表明在含氟玻璃中存在不同反應(yīng)活性相區(qū)；酸洗之所以能延長'固化時(shí)間的原因主要在于在玻璃顆粒表面形成部分覆蓋的硅凝膠層；而熱處理除產(chǎn)生分相和結(jié)晶外，從180℃開始至800℃產(chǎn)生持續(xù)、均勻的失重，它導(dǎo)致玻璃組成和結(jié)構(gòu)的變化，因而影響

3、固化反應(yīng)速度。 通過比較貯存在硅油、空氣和水等不同介質(zhì)中試樣的短期力學(xué)性能隨時(shí)間延長變化的規(guī)律，然后采用紅外、DSC/TG及掃描電子顯微鏡對(duì)相應(yīng)的試樣進(jìn)行測(cè)試分析，研究了氟化物、磷化物和水等因素對(duì)固化反應(yīng)過程的影響。放置在空氣中的試樣在24h時(shí)達(dá)到最大值并開始下降，至210Mpa后保持恒定，而貯存在水和硅油中試樣，其強(qiáng)度保持恒定速度增加，并持續(xù)一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間，但在硅油中的試樣呈更快速的增加，結(jié)果表明，在抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間變化過程中

4、，水具有至關(guān)重要的作用，它能保持、延緩或阻止固化反應(yīng)的進(jìn)行。隨氟含量增加，初期抗壓強(qiáng)度增加速度顯著增加；然而隨磷含量增加，工作時(shí)間延長，其抗壓強(qiáng)度則呈先增加，在磷含量在一中間值時(shí)達(dá)到最大值，然后隨磷含量增加又呈下降趨勢(shì)。 在水門汀固化過程中，紅外和DSC/TG結(jié)果表明基體組成和結(jié)構(gòu)及硅凝膠界面層均發(fā)生了變化。如表征聚羧酸鹽的特征吸收峰(1413cm<'-1>)相對(duì)強(qiáng)度隨時(shí)間延長增加，而表征硅醇(Si-OH)的特征吸收峰(位于95

5、0cm<'-1>的肩峰)在研究周期內(nèi)仍然存在；固化水門汀基體的熱分解過程表明有無機(jī)物進(jìn)入并分布在整個(gè)基體中，但并不足以說明無機(jī)網(wǎng)絡(luò)的存在。并且SEM結(jié)果顯示，因在高真空條件下水分的揮發(fā)形成的半球形空洞隨時(shí)間延長減少，并最終消失，它表明在固化初期階段，在水門汀內(nèi)部存在未反應(yīng)區(qū)或欠反應(yīng)區(qū)，因此水門汀為不均勻體，強(qiáng)度較低；但隨時(shí)間延長，空洞減少至消失，表明Ca<'2+>和Al<'3+>擴(kuò)散進(jìn)入這些未反應(yīng)區(qū)或欠反應(yīng)區(qū)，并與聚丙烯酸反應(yīng)，使交聯(lián)密