1. Химическая стойкость материалов неорганического происхождения

Химическая стойкость материалов неорганического происхождения зависит от большого числа факторов. К этим факторам относятся: химический и минералогический состав, пористость (открытые и закрытые поры), тип структуры (аморфная, мелкокристаллическая, крупнокристаллическая), характер агрессивной среды и ее концентрация, температура, давление, перемешивание среды и др. Большинство перечисленных факторов действует в различных сочетаниях совместно, что значительно осложняет подбор соответствующего материала или покрытия.

По химическому составу материала в основном можно судить о вероятном поведении его в различных агрессивных средах. К кислотостойким материалам следует отнести те, в которых преобладают нерастворимые или труднорастворимые кислотные окислы - кремнезем, низкоосновные силикаты и алюмосиликаты. Так, например, сложные алюмосиликаты обладают повышенной кислотостойкостью вследствие высокого содержания в них кремнезема, нерастворимого во всех кислотах, за исключением плавиковой. В то же время гидратированные алюмосиликаты типа каолина не обладают кислотостойкостью, так как кислотные окислы входят в них в виде гидратов. Чем выше содержание кремнезема в материалах неорганического происхождения, как в природных, так и в искусственных, тем выше их кислотостойкость. Так, например, почти абсолютной кислотостойкостью обладают кварциты, изделия из плавленого кварца, содержащие почти 100% SiO2 . Материалы, содержащие основные окислы, не являются кислотостойкими и разрушаются при действии минеральных кислот, но обладают стойкостью в щелочах, как, например, известняки или магнезиты и обычные строительные цементы. 4

Не меньшее значение имеет и минералогический состав материала неорганического происхождения, количество отдельных его составляющих и их свойства. Так, например, природные горные породы, являющиеся во многих случаях полиминералами, вследствие различия коэффициентов термического расширения их отдельных составляющих склонны к растрескиванию при резких перепадах температуры; в частности, содержание значительных количеств слюды в гранитах может вызвать их расслаивание. Следует также учитывать, какими веществами сцементированы материалы неорганического происхождения. Так, например, некоторые песчаники, содержащие большие количества кварца и сцементированные аморфным кремнеземом, обладают большей кислотостойкостью, чем песчаники, сцементированные известью или другими карбонатными минералами.

Разрушение материалов неорганического происхождения иногда имеет место вследствие пористости материала. Разрушение пористых материалов вызывается в основном возникновением в материале напряжений вследствие кристаллизации в порах солей, отложения в них продуктов коррозии или вследствие замерзания в порах воды. При полном заполнении объема пор и вследствие отсутствия возможности расширения механическое разрушение материала неизбежно. Кристаллизация солей в открытых порах строительных материалов (бетонов, цементов и т.д.) чаще всего наблюдается в сухом и жарком климате, при соприкосновении деталей сооружений с засоленными грунтами. Содержащаяся в последних влага интенсивно испаряется. Соли, которые осаждаются на строительных материалах, постепенно заполняют поры. Развивающееся в этих условиях кристаллизационное давление может достигнуть 0,44 Мн/м2. Химическая стойкость материала зависит также от его структуры. При кристаллической структуре материала его стойкость выше, чем при аморфной.

К неорганическим конструкционным материалам относятся:

· природные кислотостойкие силикатные материалы

1. Граниты (состоят из 70-75% SiO2, 13-15% Al2O3, 7-10% оксидов магния, кальция, натрия; термостойкость до 250С).

Помимо использования его в строительстве, из него изготавливают корпуса электрофильтров, поглотительные башни в производстве азотной и соляной кислот, аппараты бромного и йодного производства.

2. Бештауниты (состоят из 60-70% SiO2; они тверды, тугоплавки, термостойкость до 800С). Бештауниты используют как футеровочный материал для аппаратов, применяемых при получении минеральных кислот.

3. Андезиты (состоят из 59-62% SiO2; хорошо поддаются механической обработке, но не прочны). Применяется как наполнитель в кислотостойких цементах и бетонах.

4. Асбест (3MgOЧ2SiO2*2H2O; огнестоек). Используется как вспомогательный материал в виде нитей, фильтрующей ткани, наполнителя, для изоляции корпусов аппаратов.

· Искусственные силикатные материалы

1. Каменное литье (представляет собой плавленые материалы, имеющие кристаллическое строение; получаю путем плавления горных пород с добавками при 1400 -1450С и последующей термической обработке отлитых изделий). Каменное литье характеризуется высокой химической стойкостью, механической прочностью, большим сопротивлением истиранию, применяется при температурах не выше 150С.

2. Силикатное стекло (в основе SiO2 (65-75%), в качестве добавок оксиды щелочных и щелочноземельных металлов). Обладает высокой прозрачностью, хорошей механической прочностью, низкой теплопроводностью, стойкостью к воздействию химических реагентов. Широко применяется в качестве конструкционного и футеровочного материала. Из него изготовляют холодильники со змеевиками, ректификационные колонны, отдельные элементы аппаратуры.

3. Термостойкое стекло (63,3% SiO2; 5,5% Al2O3; 13,0% СаО; 4,0% MgO; 2,0% NaO; 2,0% F). Имеет термоустойчивость до 1000 - 1100С, выдерживает давление до 4,5 - 5,0 МПа, прочность на изгиб 600 - 800кг/см2.

4. Алюмомагнезиальное стекло (71% SiO2;3% Al2O3; 3,5% СаО; 2,5% MgO; 1,5% К2О; 13-15% Na2O). Используется для изготовления стойких фильтрующих тканей. На алюмомагнезиальное стекло при 80 - 100С слабое воздействие оказывает соляная кислота, более сильное - серная.

5. Кварцевое стекло получают путем плавления наиболее чистых природных разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или кварцевого песка с содержанием 98 -99% SiO2. Кварцевое стекло устойчиво по отношению ко всем кислотам любых концентраций при высоких температурах (исключение - плавиковая кислота при комнатной температуре и фосфорная при температуре выше 250С), пропускает УФ и ИК лучи, газонепроницаемо до 1300С. Изделия из него выдерживают длительное время при температуре 1100 - 1200С.

6. Ситаллы - стеклокристаллические материалы, полученные при определенных условиях кристаллизации стекол. Они в 5 раз прочнее обычного стекла, термостойки до 1000С, хорошо сопротивляются абразивному износу.

· Керамические материалы

1. Кислотоупорная эмаль представляет собой стеклообразную массу, получаемую сплавлением горных пород (кварцевый песок, глина, мел) с плавнями (бура, сода, поташ) при высоких температурах. Кроме того в состав эмалей входят оксиды NiO, CaO, TiO2, ZrO2, SnO2, Cr2O3 и др. Эмаль очень устойчива в кислотах, изделия с эмалевыми покрытиями работают в жидких средах до 200С, в газообразных до 600 - 700С.

2. Фарфор - тонкокристаллический материал, непроницаемый для воды и газов. Фарфор кислотостоек, тверд, износостоек, выдерживает резкие перепады температур, имеет низкую пористость.

· Вяжущие материалы

1. Цемент содержит в своем составе тонкоизмельченный кислото- или щелочностойкий наполнитель.

2. Бетон - твердое камневидное тело. Его получают из бетонной смеси - цемент, вода и наполнитнль (гравий, щебень, кварцевый песок и т.д.) Имеют невысокую прочность при растяжении и изгибе, для устранения этого недостатка бетон армируют стальной арматурой. Такой материал - железобетон.

Влияние косметических средств на организм человека

История косметики охватывает, по крайней мере, 6000 лет человеческой истории, и почти каждый социум на земле. Само слово "косметика" (от греч. "kosmetike" - "искусство украшать") происходит от греческого слова "космос", что означает "красота", "гармония"...

Коррозионные свойства титана и его сплавов

Все присутствующие в титане легирующие элементы по коррозионной стойкости можно разделить на четыре группы. К первой группе относятся легко пассивирующиеся элементы...

Коррозия металлов

Коррозия является химической, если после разрыва металлической связи атомы металла непосредственно соединяются химической связью с теми атомами или группами атомов, которые входят в состав окислителей...

Коррозия неметаллов

Химическая стойкость материалов на органической основе как и другие их свойства, зависит от химического состава, молекулярного веса, от величины и характера межмолекулярных сил, строения и структурных факторов...

Масс-спектрометрический метод анализа

500 Нет Термическое разложение Ограничено, если не используется ГХ/МС Очень ограничено Пикомоль Комментарии Более мягкий подход к ионизации по сравнению с EI...

Методы получения наночастиц

Химические методы получения наночастиц и ультрадисперсных систем известны достаточно давно. Коллоидный раствор золя золота (красного) с размером частиц 20 нм был получен в 1857г. М.Фарадеем...

Определение железа в растворах хлорида железа (III)

В гравиметрическом анализе используют ту же стеклянную посуду, что и в качественном анализе, но больших размеров. Химическая посуда и оборудование представлены на рисунках: Стаканы...

Основные понятия о науке химии

Химическая связь - это взаимодействие двух атомов, осуществляемое путем обмена электронами. При образовании химической связи атомы стремятся приобрести устойчивую восьмиэлектронную (октет) или двухэлектронную (дублет) оболочки...

Основы электрохимии

Химическая коррозия - это окисление металла в результате непосредственного химического взаимодействия с окружающей средой (которая называется агрессивной) без возникновения в системе электрического тока: Газовая - окисление металла...

ТАЛЛИЙ - (лат. - Thallium, символ Tl) - элемент 13-й (IIIa) группы периодической системы, атомный номер 81, относительная атомная масса 204,38. Природный таллий состоит из двух стабильных изотопов: 203Tl (29,524 ат.%) и 205Tl (70,476 ат.%)...

Химическая связь и строение вещества

Химические элементы встречаются в природе главным образом не в виде отдельных атомов, а в виде сложных или простых веществ. Лишь благородные газы - гелий, неон, аргон, криптон и ксеон - находятся в природе в атомном состоянии...

Химия как отрасль естествознания

Одним из центральных понятий химии служит понятие «химическая связь». Очень немногие элементы встречаются в природе в виде отдельных, свободных атомов одного сорта...

СТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ - способность сохранять прочность, структурные качества и другие полезные свойства при различных физических и химических воздействиях. Лабораторными методами определяют стойкость материалов к воздействиям температуры, влаги, электрического поля, света, а также к действию окислителей, кислот, щелочей, солей и др. Свойства каменных строительных материалов, насыщенных водой, сопротивляться разрушению при замерзании и образовании в их порах льда называется морозостойкостью. Обычно она определяется числом циклов стандартных лабораторных испытаний, при которых замораживание насыщенных водой образцов чередуется с оттаиванием их в воде.

Длительное сопротивление материала действию повышенных и высоких температур носит название теплостойкости или жаростойкости. Сопротивление действию весьма высоких температур, называется жароупорностью, а сопротивление действию пламени - огнеупорностью. При действии высоких температур металлы размягчаются и расплавляются, бетоны и камни дегидратируются, резко снижая свою прочность, вплоть до разрушения. Особенно сильно изменяются и разрушаются материалы, имеющие органическую основу,- древесина, асфальтобетон, пластмассы.

Снижение прочности материалов при действии повышенных температур происходит постепенно, а по достижении определенной температуры - весьма быстро.Важным свойством каменных материалов и термопластиков (или композиций на основе синтетических смол) является их водостойкость, оцениваемая по величине потери прочности при насыщении их водой. Показателем водостойкости является коэффициент размягчения - отношение предела прочности насыщенного водой материала к прочности того же материала в сухом состоянии.Для материалов на органической основе важна также стойкость против гниения и разрушения грибками и микроорганизмами - биостойкость (особенно для древесины) - и стойкость против «старения» при действии света и солнечных лучей для пластмасс.

В некоторых особых случаях имеет значение стойкость материалов против действия излучений разной природы (рентгеновских, гамма лучей, нейтронов). При воздействии на материалы агрессивных жидкостей и влажных газов важна химическая стойкость (стойкость против коррозии). Существенным видом этой стойкости является кислотостойкость. Условный метод ее определения в лаборатории - кипячение в течение часа размельченной пробы материала в концентрированной серной кислоте. Однако некоторые металлы, например сталь, будучи не стойкими, в разбавленных кислотах, являются стойкими к действию кислот высокой концентрации, что объясняется образованием на металле защитного слоя.

Особенно агрессивны по отношению к металлам и многим пластмассам сильные окислители: азотная, хромовая и некоторые другие кислоты, а также перекиси и некоторые газы - кислород, озон, хлор.Щелоче-стойкость материалов характеризует способность их противостоять действию слабых оснований - растворов извести, соды, поташа, аммиака, а также сильных или едких щелочей - едких натра и кали. Стойкость при кристаллизации солей в порах материала (или, в частности, для цементных бетонов сульфатостойкость) выражается в способности материала противостоять разрушению при образовании в порах материала кристаллогидратов двуводного гипса или гидросульфоалюмината, формирующихся с увеличением объема и разрушающих пористые бетоны.

Существенной является стойкость многих материалов на органической основе - асфальтобетонов, термопластиков и других к маслам и неполярным растворителям: бензину, бензолу, толуолу и т. п. Она зависит от величины растворимости материалов в этих жидкостях. Стойкость материалов (особенно металлов) к действию тех или иных агентов оценивается во времени по изменению веса или потере прочности, а также по глубине поражения. Часто такая оценка выражается условными баллами или знаками.Основными средствами повышения стойкости строительных материалов являются увеличение их плотности, уменьшение числа пор, доступных для проникания влаги и растворенных ею веществ, изменение химического состава материала с учетом конкретного агрессивного воздействия.

РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

(твёрдых) - способность материалов сохранять свойства (механич., электрич., оптические и др.) при воздействии радиации. Изменение свойств обусловлено смещениями атомов в кристаллич. решётке (см. Радиационные дефекты), ядерными реакциями, разрывами хим. связей и др. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Последние обусловлены преим. хим. превращениями молекул.

Наиб. воздействие оказывают нейтронное и g-излу-чение. На практике изменение свойств материала сопоставляется с величиной, характеризующей воздействующее , напр. с флюенсом нейтронов или поглощённой дозой g-излучения.

Мн. свойства кристаллов чувствительны к повреждениям кристаллич. решётки. Одиночные обычно упрочняют металл, но снижают его пластичность. Электросопротивление металлов или сплавов возрас -тает за счёт образования дефектов, хотя в сплавах возможно уменьшение электросопротивления, если радиац. воздействие приводит к упорядочению структуры. В полупроводниках под действием облучения точечных дефектов увеличивается, что приводит к изменению электрич. и оптич. свойств.

Изменение свойств органич. веществ связано гл. обр. с процессами возбуждения и ионизации молекул. При этом образуются неравновесные электроны, ионы, ионные радикалы, в возбуждённом состоянии. Взаимодействие излучения с органич. веществами сопровождается газовыделением. Радиац. стойкость органич. веществ зависит от кол-ва растворённого в них O 2 и скорости его поступления из окружающей среды. В присутствии О 2 происходит радиац.-хим. окисление вещества. В результате изменяется хим. и термич. стойкость вещества, может возрасти его хим. агрессивность по отношению к конструкц. материалам. "Сшивание" и деструкция полимеров - необратимые процессы, к-рые приводят к наиб. значит. изменениям структуры.

Осн. показатели, характеризующие необратимые изменения для механич. свойств полимерных материалов,- предел прочности, модуль упругости, предел деформируемости; для электрич. свойств - изменения диэлектрич. проницаемости, тангенса угла диэлект-рич. потерь, электрич. прочности, проводимости.

Обратимые изменения обусловлены установлением стационарного равновесия между генерацией нестабильных продуктов радиолиза и их гибелью, поэтому они зависят от мощности дозы. Сопротивление органич. изоляц. материалов падает с увеличением мощности дозы на неск. порядков. При больших дозах снижение остаточного электрич. сопротивления металлов носит необратимый характер. У мн. полимерных материалов, облучённых до доз 10 6 Гр, исходная электрич. изменяется в неск. раз (при дозе ~ 10 4 Гр изменения, как правило, незначительны).

В органич. материалах может возникать послерадиац. старение, к-рое обусловлено в осн. хим. реакциями свободных радикалов, образовавшихся при облучении полимеров с кислородом воздуха. Радиац. стойкость полимерных диэлектриков определяется, как правило, их механич. (а не электрич.) свойствами, т. к. большинство полимеров становятся хрупкими и теряют способность нести механич. нагрузки после доз, к-рые ещё не вызывают существ. изменений электрич. свойств.

Радиац. стойкость неорганич. веществ зависит от их кристаллич. структуры и типа хим. связи. Наиб. стойкими являются ионные . Плотные структуры с высокой симметрией наиб. устойчивы к воздействию излучений. Для стёкол характерны изменение прозрачности и появление окраски, возникновение кристаллизации (см. Стеклообразное состояние). Силикаты начинают изменять свойства после оолучения флюенсом нейтронов ~10 19 см -2 . В результате облучения происходит анизотропное расширение кристалла, аморфизация его структуры, уменьшение плотности, упругости, теплопроводности и др. Окислы меняют свойства аналогично силикатам, но в меньшей степени. Существ. изменения в свойствах бетонов отсутствуют при облучениях нейтронными потоками с флюенсом до 3·10 19 см -2 .

Табл. 1.
Органические материалы	Доза g-излучения, Гр
Термореактивные смолы
Фенольная смола с наполнителем
из стекловолокна	3·10 7 -10 8
Фенольная смола с асбестовым
наполнителем	10 6 - 3·10 7
Полиэфир с наполнителем из
стекловолокна	10 7 - 3·10 7
Эпоксидная смола	10 6 - 2·10 7
Майлар	2·10 5 - 2·10 6
Полиэфирная смола без напол-
нителя	3·10 3 -10 4
Силикон без наполнителя	10 6 - 5·10 6
Термопластичные смолы
Полистирол	5·10 6 - 5·10 7
Поливинилхлорид	10 6 - 10 7
Полиэтилен	10 5 - 10 6
Полипропилен	5·10 3 - 10 5
Ацетилцеллюлоза	10 4 - 3·10 5
Нитроцеллюлоза	5·10 3 - 2·10 5
Полиметилметакрилат	5·10 3 - 10 5
Полиуретан
Тефлон	2·10 3 - 5·10 3
Тефлон 10 ОХ	5·10 2 -10 3
Эластомеры
Натуральный каучук	5·10 4 - 5·10 5
Полиуретановые каучуки	10 4 - 3·10 5
Акриловые эластомеры	10 4 - 7·10 5
Кремнийорганические эластоме-
	10 4 - 10 5
Бутиловые эластомеры	10 4 - 3·10 5

Табл. 2.
Неорганические материалы	Доза g-излучения, Гр	Флюенс нейтронов, см -2
Стекло
Керамика		10 20 - 3·10 20
Железо		2·10 18 - 3·10 19
Сталь конструкционная
		10 20 -5·10 20
Si (кремниевые транзисторы)	10 3 - 10 5	3·10 11 - 10 13
Ge (германиевые транзисторы)	10 4 - 10 6	4·10 12 - 10 14

В табл. 1 и 2 приведены мин. уровни облучения, вызывающие заметные (20-30%) изменения свойств нек-рых материалов.

Лит.: Вавилов В. С., Ухин H. А., Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах, М., 1969; Радиационная стойкость материалов. Справочник, под ред. В. Б. Дубровского, М., 1973; Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций. Справочник, под ред. Н. А. Сидорова, В. К. Князева, М., 1976; Радиационное электроматериаловедение, М., 1979; Действие проникающей радиации на изделия электронной техники, под ред. Е. А. Ладыгина, М., 1980; Радиационная стойкость органических материалов. Справочник, под ред. В. К. Милинчука, В. И. Туликова, М., 1986; Вавилов В. С., Кекелидзе Н. П., Смирнов Л. С., Действие излучений на Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Радиационная стойкость пеноблока - – способность пеноблока сохранять свои первоначальные физико механические свойства во время и после ионизирующего облучения. [Портик А. А. Все о пенобетоне. – СПб.: 2003. – 224 с.] Рубрика термина: Легкие бетоны Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

радиационная стойкость изделия - Свойство аппаратуры, комплектующих элементов и материалов выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм во время и после действия ионизирующего излучения. Примечание В дальнейшем для краткости вместо слов… … Справочник технического переводчика

Радиационная стойкость полимерного материала - 7. Радиационная стойкость полимерного материала Radiation resistance Способность полимерного материала сохранять значения характерных показателей в пределах, установленных нормативно технической документацией, в процессе и (или) после… …

Радиационная стойкость изделия - 1. Радиационная стойкость изделия Свойство аппаратуры, комплектующих элементов и материалов выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах установленных норм во время и после действия ионизирующего излучения. Примечание. В дальнейшем для … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

радиационная стойкость - способность материала противостоять воздействию радиоактивного излучения. Различают радиационную стойкость веществ и материалов в поле так наваемого «реакторного излучения» (в потоке осколков деления, быстрых нейтронов, α… … Энциклопедический словарь по металлургии

Способность материалов сохранять исходный хим. состав, структуру и св ва в процессе и (или) после воздействия ионизирующих излучений (ИИ). Р. с. существенно зависит от вида радиации, величины и мощности поглощенной дозы, режима облучения… … Химическая энциклопедия

Радиационная - 59 . Радиационная безопасность населения состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.