CC BY
66
риала достигала 35 МПа. Дальнейшие исследования будут направлены на определение биомедицинских свойств материала in vitro и in vivo.
Библиографический список
1. Баринов С. М., Комлев В. С. Биокерамика на основе фосфатов кальция. М.: Наука, 2005. 204 с.
2. Путляев В. И. Современные биокерамические материалы // Соро-совский образовательный журнал. 2004. Т. 8. № 1. С. 44 - 50.
3. Гольдберг М. А. Разработка основ технологии биокерамических материалов в системе гидроксиапатит - карбонат кальция: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2013. 24 с.
4. Дорожкин С. В. Биокерамика на основе ортофосфатов кальция // Стекло и керамика. 2007. № 12. С. 26 - 31.
5. Лукин Е.С., Макаров Н. А., Козлов А. И., Попова Н. А. и др. Современная оксидная керамика и области ее применения // Конструкции из композитных материалов. 2007. № 1. С. 3 - 13.
УДК 666.9-127
А.Ю. Санжаровский, О.П. Баринова, С.Г. Кочеткова, О.О. Васильков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ ЗАПОЛНЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИМ ШЛИКЕРОМ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВЫХ ПРЕФОРМ НА СВОЙСТВА ПРОНИЦАЕМОЙ ПОРИСТОЙ ВИЛЛЕМИТОВОЙ КЕРАМИКИ
Изучено влияние заполнения керамическим шликером пенополиуретановых (ППУ) преформ на механические свойства проницаемой пористой керамики на основе Zn2SiO4. Установлены пределы коэффициента заполнения ППУ-преформ для получения качественной керамики с прочностью до 1,1 МПа. Исследована зависимость прочности на сжатие проницаемой пористой виллемитовой керамики от коэффициента заполнения.
The influence of filling a polyurethane foam with ceramic slurry on mechanical properties of permeable porous ceramic based on Zn2SiO4 was studied. The limits of coefficient of filling a polyurethane foam for preparing the high-quality ceramic with compressive strength over 1,1 MPa was determined. Dependence of compressive strength of permeable porous willemite ceramic on coefficient of filling was investigated.
Проницаемая пористая керамика представляет интерес для создания фильтрующих и каталитических систем. Основным преимуществом является сочетание канальной пористости и микропористости перемычек сет-чато-ячеистого каркаса, которое обеспечивает одновременно низкое гидравлическое сопротивления потоку и достаточную удельную поверхность. В настоящее время известно использование пористой проницаемой керамики на основе оксида алюминия в качестве фильтров для очистки воздуха, технологических газовых сред от взвешенных частиц и блочных ячеистых носителей для различных каталитических систем [1-3]. Проницаемая пористая керамика на основе Zn2SiO4 представляет интерес для каталитических систем реакции гидрирования окиси углерода (II).
Целью настоящей работы является исследование влияния заполнения керамическим шликером на основе ортосиликата цинка Zn2SiO4 пенополиуре-тановых преформ на механическую прочность (предел прочности на сжатие).
Пористую проницаемую керамику получали методом дублирования пенополиуретановой (ППУ) преформы шликером на основе ортосиликата цинка Zn2SiO4. В качестве исходных компонентов использовали ортосили-кат цинка Zn2SiO4 синтезированный из оксидов цинка (ГОСТ 10262-73) и кремния (ГОСТ 9428-73). Дублирующей матрицей служил ретикулирован-ный пенополиуретан ГОСТ 30732-2001. Гранулометрический состав порошка Zn2SiO4 для керамического шликера определяли на лазерном анализаторе размера частиц Mastersizer micro фирмы Malvern Instruments, фазовый состав порошка определяли методом рентгеновского фазового анализа (РФА) на дифрактометре ДРОН-3 (CuKa=1.5418 А, никелевый фильтр). Морфологию частиц порошка Zn2SiO4 и морфологию пористой проницаемой керамики исследовали на микроскопах: АЛЬТАМИ МЕТ 1М, МИН-8 и на электронном сканирующем микроскопе «Jeol JSM-6480LV». Формирование пористой керамики проводили методом обжига в силлитововой печи, контроллер Термолюкс-50. Прочность при сжатии определяли на ис-
пытательном прессе в соответствии с ГОСТ 8462-75 на образцах пористой керамики в виде цилиндров одинакового диаметра и высоты.
В настоящей работе исследовано влияние заполнения керамическим шликером ППУ преформ на механическую прочность (предел прочности на сжатие) для определения технологических условий получения качественной пористой керамики. Технологический процесс формирования проницаемых материалов состоит из подготовки компонентов керамической шихты, ППУ преформ с необходимым сетчато-ячеистым каркасом, приготовления суспензии керамического порошка, нанесение шликера на структурообразующую преформу (пропитка), удаление его избытка, сушки пропитанной заготовки и спекании [4-5].
Исследования влияния заполнения керамическим шликером проводили при дублировании ППУ-матриц со средним диаметром ячейки 0,5-1,0 мкм, количеством пор на дюйм - 45 рр^ высотой 30 мм, диаметром 35 мм. Средняя масса исходной ППУ-заготовки составляла 0,78±0,05 г. Керамическим шликером на основе Zn2SiO4 (содержание дисперсной фазы 73%) заполняли преформы до значения массы от 5,13 г до 14,04 г. Данный интервал заполнения был выбран для определения оптимальных условий получения прочной проницаемой керамики. Известно, что прочность пористой керамики определяется толщиной перемычек сетчато-ячеистого каркаса. Толщина стенок зависит от количества нанесенного шликера. Поэтому в качестве критерия степени заполнения шликером ППУ-заготовки был выбран коэффициент заполнения преформы по массе (уравнение 1):
=—; (1)
т( ППУ)
где Кт - коэффициент заполнения ППУ преформы шликером, г/г; т - масса пропитанной прфеормы, т = тшлшера + тППу, г;
тппу - масса ППУ преформы, г.
При недостаточном заполнении шликером в результате удаления полимерного каркаса в процессе обжига происходит разрушение заготовки. Исследования показали, что при коэффициенте заполнения шликером от 6,2 до 9,0 для преформ высотой 30 мм, диаметром 35 мм и весом 0,78±0,05 г образцы после обжига имеют нарушенную каркасную
структуру (рис. 1), т.е. образуется брак. Таким образом, данное заполнение шликером преформы-ППУ не обеспечивает создание непрерывного керамического каркаса.
Рис. 1. Внешний вид бракованной проницаемой виллемитовой керамики (коэффициент заполнения 6,2-9,0)
Непрерывный механически прочный керамический сетчато-ячеистый каркас проницаемой виллемитовой керамики для ППУ-преформ высотой 30 мм, диаметром 35 мм и весом 0,78±0,05 г формируется при коэффициенте заполнения от 10,8 до 18,0 (рис. 2). Дальнейшее увеличение коэффициента заполнения шликером ППУ-преформы (К>18) приводит к забиванию ячеек и уменьшению проницаемости, что также является браком изделия.
Заполнение керамическим шликером ППУ-преформы оказывает также существенное влияние на механическую прочность проницаемой пористой виллемитовой керамики. Это объясняется увеличением толщины перемычек пористого керамического каркаса. Исследования механической прочности проведены в диапазоне коэффициента заполнения шликером ППУ-преформы от 10,8 до 18,0 (рис. 3). Установлено, что предел прочности исследуемой пористой керамики возрастает с увеличением коэффициента заполнения от 0,3 МПа до 1,1 МПа. Линейная аппроксимация зависимости предела прочности на сжатие от коэффициента заполнения ППУ-преформ описывается уравнением 2, чувствительность прочности пористой керамики на основе Zn2SiO4 к коэффициенту заполнению составляет 0,11:
асж = 0,11- К - 96,36; (2), где осж - предел прочности на сжатие, МПа;
К - коэффициент заполнения керамическим шликером ППУ-заготовки, г/г.
Рис. 2. Образцы пористой проницаемой керамики на основе ортосиликата цинка (коэффициент заполнения керамическим шликером ППУ-заготовки 10,8-18,0)
Таким образом, исследования позволили установить пределы коэффициента заполнения керамическим шликером при дублировании ППУ-преформы для получения качественной пористой виллемитовой керамики с пределом прочности на сжатие от 0,3 МПа до 1,1 МПа. Показано, что предел прочности на сжатие пористой керамики чувствителен к количеству нанесенного шликера в процессе формирования изделия. Установлено влияние коэффициента заполнения на механическую прочность пористой проницаемой виллемитой керамики.
Коэффициент заполнения
Рис. 3. Зависимость предела прочности на сжатие пористой керамики на основе хн28104 от коэффициента заполнения керамическим шликером ППУ-заготовки
Библиографический список
1. Белов С.В. Пористые проницаемые материалы: Справочник / Под ред. С.В. Белова. - М.: Металлургия, 1987. - 337 с.
2. Анциферов В.Н. Высокопористые проницаемые материалы на основе алюмосиликатов / В.Н. Анциферов, С.Е. Порозова - Пермь: Изд-во Перм. гос. тех. ун-та, 1996. - 207 с.
3. Блочные высокопористые ячеистые катализаторы и их применение / И.А. Козлов, В.Н. Грунский, А.И. Козлов, А.В. Беспалов // Химическая технология: сб. тезисов докладов международной конференции по химической технологии ХТ-07 - М.: ЛЕНАНД, 2007. - Т. 3. - С. 391-392.
4. Козлов А.И., Лукин Е.С., Ходов Н.В. Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий // Патент России № 2294317. 2007. Бюл. №6.
5. Разработка высокопористого ячеистого носителя с регулируемой пористостью / И.А. Козлов, В.Н. Грунский, А.И. Козлов, Н.В. Ходов, А.В. Беспалов // Успехи в химии и химической технологии: сб. научных тр. -2006. - Т. ХХ, №2. - С. 16-18.
УДК 666.3.032.4
М. О. Сенина, А. И. Захаров
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАМЕДЛЕНИЯ СКОРОСТИ ФОРМОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ СПОСОБОМ ШЛИКЕРНОГО ЛИТЬЯ
Исследовалась пористость полимерных плёнкообразующих материалов на гипсовой форме, скорость всасывания воды через полимерные плёнки на гипсовой подложке. Толщина слоя шликера на гипсовой форме зависит от полимерной пленки.
Porosity of the film-forming polymeric material on plaster form, the rate of absorption of water through the polymer film on the gypsum substrate were investigated. The thickness of layer of slurry on the gypsum form depend on polymer film.
