CC BY
116
6. Cretin M., Fabry P. Comparative study of lithium ion conductors in the system Li1+xAlxA2-xIV(PO4)3 with AIV=Ti or Ge and 0<x<0.7 for use as Li+ sensitive membranes // J. Eur. Ceram. Soc. 1999. Vol. 19. P. 2931-2940.
Сведения об авторах
Куншина Г а. iiii ia Борисовна,
к.т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, kunshina@chemy.kolasc.net.ru Ефремов Вадим Викторович;
k. т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, efremov@chemy.kolasc.net.ru
Беляевский Александр Трифонович,
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, belya_at@chemy.kolasc.net.ru4
Kunshina Galina Borisovna,
PhD (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, kunshina@chemy.kolasc.net.ru Efremov Vadim Victorovich ,
PhD (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, efremov@chemy.kolasc.net.ru Belyaevsky Aleksandr Trifonovich,
l. V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, belya_at@chemy.kolasc.net.ru
УДК 546.284+544.7
ПОЛУЧЕНИЕ ОРГАНОМОДИФИЦИРОВАННОГО СИЛИКАТА МАГНИЯ МЕХАНОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
И.В. Лоухина, А.Ю. Бугаева, Б.Н. Дудкин
Институт химии Коми научного центра УрО РАН, Сыктывкар, Россия.
Аннотация
Органомодифицированные слоистые силикаты используют в качестве высокоэффективных наполнителей в производстве композиционных материалов, реологических добавок в буровых растворах, прекурсоров для получения мезопористых материалов, сорбентов для очистки воды и почв. Классический способ получения органомодифицированных слоистых силикатов предполагает процесс ионного обмена в жидкой фазе межслоевых катионов силиката на органические катионы. Реализация альтернативного механохимического способа привлекательна для внедрения в промышленности, так как характеризуется простотой в исполнении и экономичностью. В работе впервые предложен одностадийный механохимический способ синтеза органомодифицированного силиката магния из смеси гидроксида магния, ксерогеля диоксида кремния, фторида лития и гексадецилтриметиламмоний бромида.
Ключевые слова:
органомодифицированный силикат магния, механохимический синтез, гексадецилтриметиламмоний бромид.
OBTAINING OF ORGANICALLY MODIFIED MAGNESIUM SILICATE BY MECHANOCHEMICAL WAY
I.V. Loukhina, A.Yu. Bugaeva, B.N. Dudkin
Komi Science Centre of the Ural Branch of the RAS, Syktyvkar, Russia Abstract
Organically modified layered silicates are used as nanofillers in polymer nanocomposites, as an effective thickening and gelling agents in paints, lubricants, ointments, as rheological additives in drilling fluids, as precursors for mesoporous materials and as adsorbents for purification of water and soils. The classical way to obtain organically modified layered silicates is substitution of interlayer cations of natural or synthetic silicate by organic cations proceeding in the liquid phase. Implementation of alternative mechanochemical way is attractive for industry, because it is characterized with simplicity and economy. For the first time the one-stage mechanochemical method of synthesis of organically modified magnesium silicate
393
from mixture of magnesium hydroxide, silica xerogel, lithium fluoride and hexadecyltrimethylammonium bromide has been proposed.
Keywords:
organically modified magnesium silicate, mechanochemical synthesis, hexadecyltrimethylammonium bromide.
Механохимические способы повышения реакционной способности твердых тел широко используются в химии неорганических веществ и химии полимеров [1]. В последнее десятилетие наблюдается рост использования механообработки для органических систем [2]. Достоинства механохимических способов синтеза: простота исполнения, высокая производительность, экономичность, минимизация или отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду делают их привлекательными для внедрения в промышленности [1].
Важными компонентами, используемыми при производстве современных композиционных материалов, являются слоистые силикаты, модифицированные четвертичными аминами (органоглины). Органоглины высокоэффективны в процессах очистки воды и почв от фенола и его производных, нефти, нефтепродуктов, пестицидов, гербицидов, тяжелых металлов и др. [3]. Органомодифицированные слоистые силикаты выступают в качестве реологических добавок при бурении скважин, прекурсоров при получении мезопористых материалов.
При механохимическом синтезе слоистых силикатов магния [4, 5] эффективным является метод мягкого механохимического синтеза, заключающийся в активации смесей твердотельных соединений, содержащих гидроксильные группы, связанную воду (гидроксиды, кислоты, основные и кислые соли, кристаллогидраты).
Механохимическую обработку природного монтмориллонита с органическим модификатором проводили всухую в агатовой ступке [6], в присутствии растворителя в миксере с высоким усилием сдвигового воздействия [7]. Синтетический монтмориллонит совместно с N-метил-В-гидроксихинолинметилсульфатом обрабатывали в планетарной мельнице [8].
Работы по одновременному механохимическому синтезу силиката магния и модификации его органическими соединениями в литературных источниках отсутствуют.
Цель работы - проведение механохимического синтеза органомодифицированного силиката магния и характеристика полученного продукта.
Механохимическую обработку смеси свежеприготовленного гидроксида магния, ксерогеля диоксида кремния, фторида лития и гексадецилтриметиламмоний бромида проводили в вибрационной мельнице MLW KM-1 (ГДР). Синтезы осуществляли в дискретном и непрерывном режимах в течение 50-70 ч без добавления воды и в присутствии воды. Полученные образцы отмывали водой, высушивали при температуре 60°С до постоянной массы.
На основании результатов рентгенофазового анализа и сканирующей электронной калориметрии определено, что регулирование условий проведения синтеза позволяет получать продукты, различающиеся степенью упорядоченности структуры и размерами частиц.
По результатам дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа продуктов непрерывного и дискретного механохимического синтеза установлено, что катионы гексадецилтриметиламмония локализованы как на поверхности силикатных слоев, так и в межслоевом пространстве силиката.
Установлена горизонтальная монослойная ориентация катионов гексадецилтриметиламмония в межслоевом пространстве органомодифицированного продукта, полученного в режиме непрерывного механохимического синтеза.
Механохимический синтез органомодифицированного (катионами гексадецилтриметиламмония) силиката магния протекает только в присутствии воды, что подтверждает предложенные ранее схемы формирования структуры слоистого силиката магния [5] и органомодифицированного силиката магния [9].
Литература
1. Хайнике Г. Трибохимия: пер. с англ. М.: Мир, 1987. 584 с.
2. Bowmaker G.A. Solvent-assisted mechanochemistry // Chemical Communications. 2012. Vol. 49. P. 334-348.
3. de Paiva L.B., Morales A.R., D^az F.R.V. Organoclays: Properties, preparation and applications // Applied Clay Science. 2008. Vol. 42. P. 8-24.
4. Возможности обменных механохимических реакций в синтезе силикатов магния / Л.Г. Каракчиев,
Е.Г. Аввакумов, А.А. Гусев, О.Б. Винокурова // Химия в интересах устойчивого развития. 2009. Т. 17. С. 591-596.
5. Дудкин Б.Н., Васютин О.А. Синтез силиката магния термообработкой золей и механической активацией твердых компонентов // Журнал прикладной химии. 2011. Т. 84, № 5. С. 721-725.
6. Formation of organoammonium-montmorillonites by solid-solid reactions / M. Ogawa, K. Kato, K. Kuroda, C. Kato // Chemistry Letters. 1990. Vol. 19, № 1. P. 71-74.
7. Studies of organophilic clays: the distribution of quaternary ammonium compounds on clay surfaces and the role of impurities / I.K. Breakwell, J. Homer, M.A.M. Lawrence, W.R. McWhinnie // Polyhedron. 1995. Vol. 14, № 14. P. 2511-2518.
8. Adsorption and desorption of N-methyl 8-hydroxy quinoline methyl sulfate on smectite and the potential use of the clay-organic product as an ultraviolet radiation collector / M.A. Vicente, M. Sanchez-Camazano, M.J. Sanchez-Martin,
M. Del Arco, C. Martin, V. Rives, J. Vicente-Hernandez // Clays and Clay Minerals. 1989. Vol. 37. P. 157-163.
9. Лоухина И.В., Дудкин Б.Н., Бугаева А.Ю. Синтез органомодифицированного слоистого силиката магния золь-гель способом // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86, № 10. С. 1505-1510.
394
Сведения об авторах
Лоухина Инна Владимировна,
к.х.н., Институт химии Коми НЦ УрО РАН, г.Сыктывкар, Россия, loukhina-iv@chemi.komisc.ru Бугаева Анна Юлиановна,
Институт химии Коми НЦ УрО РАН, г.Сыктывкар, Россия, bugaeva-ay@chemi.komisc.ru Дудкин Борис Николаевич,
к.х.н., Институт химии Коми НЦ УрО РАН, г.Сыктывкар, Россия, dudkin-bn@chemi.komisc.ru Loukhina Inna Vladimirovna,
PhD (Chemistry), Institute of Chemistry of the Komi Science Centre of the Ural Branch of the RAS, Syktyvkar, Russia, loukhina-iv@chemi.komisc. ru Bugaeva Anna Yulianovna,
Institute of Chemistry of the Komi Science Centre of the Ural Branch of the RAS, Syktyvkar, Russia, bugaeva-
ay@chemi.komisc.ru
Dudkin Boris Nikolaevich,
PhD (Chemistry), Institute of Chemistry of the Komi Science Centre of the Ural Branch of the RAS, Syktyvkar, Russia, dudkin-bn@chemi .komisc.ru
УДК 539.26
РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ FeCoPB
Л.А. Луговская, Р.Н. Осауленко, А.М. Гришин, В.С. Игнахин
Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия Аннотация
Методами рентгенографического анализа исследуются структурные особенности и процесс кристаллизации быстрозакаленных аморфных металлических лент Fes<HCo$P14B6 с @25, 32, 35 at.%. Показано, что дифракционная картина, полученная для аморфных металлических лент состава Fes<HCo$P14B6, соответствует суперпозиции картин рассеяния двух кристаллических фаз FeCoPB и a-FeCo, но ближний порядок в аморфных лентах в больше степени формируется по типу фазы FeCoPB. При отжиге происходит кристаллизация образцов с образованием a-FeCo-, FeCoPB- и FeCoP-фаз. На начальной стадии образуются зародыши кристаллизации с малыми областями когерентного рассеяния, затем при повышении температуры идет преимущественная кристаллизация фазы a-FeCo. Методом Ритвельда проведено уточнение процентного содержания фаз и их структурных параметров.
Ключевые слова:
металлические стекла, рентгеноструктурный анализ, полнопрофильный анализ, ближний порядок.
X-RAY DIFFRACTION STUDY OF STRUCTURE OF METALLIC GLASSES BASED ON FeCoPB
L.A.Lugovskaya, R.N.Osaulenko, A.M.Grishin, V.S.Ignakhin
Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia Abstract
X-ray diffraction (XRD) has been employed to study crystallization process and phase formation in the series of rapidly solidified metallic glasses Fes<HCo$P14B6 with % = 25, 32, 35 at.%. XRD pattern in as-cast Fes<HCo$P14B6 melt spun ribbons is the superposition of scattering patterns of two crystal phases: FeCoPB and a-FeCo. The short-range order in amorphous alloys in a greater degree is formed by the FeCoPB phase. Annealing in protective atmosphere causes crystallization of amorphous ribbons. In the initial stage, simultaneous formation of small a-FeCo, FeCoPB, and FeCoP nuclei occurs. Then, at temperature increase, the a-FeCo phase crystalizes primarily. Refinement of the content of crystal phases and their structural parameters has been carried out by Rietveld method.
Keywords:
metal glasses, XRD analysis, Rietveld method, short-range order.
Быстрозакаленные аморфные металлические ленты благодаря таким уникальным магнитным свойствам, как малая коэрцитивная сила, большие значения намагниченности насыщения и магнитной проницаемости, находят широкое применение в области электроники в качестве функционального материала для сенсоров и датчиков слабых
395
