Thạc Sĩ Tổng hợp vật liệu gốm diopzit CaO.MgO.2SiO2 và nghiên cứu ảnh hưởng của talc đến cấu trúc, tính chất

MỞ ĐẦU
Công nghiệp gốm sứ là một trong những ngành cổ truyền được phát triển rất sớm. Từ hơn 9000 năm trước công nguyên vật liệu gốm đã được con người biết đến và sử dụng. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vật liệu gốm càng ngày càng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt sự ra đời của nhiều loại gốm mới với nhiều đặc tính ưu việt đang trở thành đề tài được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm nghiên cứu.
Gốm diopside (CaO.MgO.2SiO2) là một trong những loại gốm mới có nhiều tính chất vượt trội: như có độ bền cơ học cao, có tính đàn hồi, hệ số giãn nở nhiệt thấp, không phản ứng với axit, bazơ, với tác nhân oxi hóa, có hoạt tính sinh học, không có tính độc với sự phát triển của tế bào Với những đặc tính như vậy nên gốm diopside được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau: công nghệ xây dựng, công nghệ điện, điện tử, sinh học
Do vậy, việc nghiên cứu tổng hợp gốm diopside sẽ góp phần vào sự phát triển của ngành công nghệ vật liệu gốm.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp tổng hợp gốm diopside: Phương pháp truyền thống, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sol-gel, phương pháp khuếch tán pha rắn vào pha lỏng Trong đó, phương pháp gốm truyền thống có nhiều ưu điểm về cách phối trộn nguyên liệu ban đầu dẫn đến sự đồng nhất cao về sản phẩm. Không những thế, xu thế hiện nay, người ta đi tổng hợp gốm diopside từ các khoáng chất có sẵn trong tự nhiên như: đá vôi, khoáng talc, thạch anh để thu được diopside có giá thành rẻ mà vẫn giữ được những đặc tính quan trọng.
Với mục đích sử dụng nguồn nguyên liệu khoáng sản sẵn có của Việt Nam để sản xuất các vật liệu gốm phục vụ cho sự phát triển kinh tế của đất nước, chúng tôi chọn đề tài cho luận văn: “Tổng hợp vật liệu gốm diopzit CaO.MgO.2SiO2 và nghiên cứu ảnh hưởng của talc đến cấu trúc, tính chất của vật liệu”.

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
Chương 1- TỔNG QUAN 2
1.1. Giới thiệu về talc 2
1.1.1. Nguồn gốc hình thành talc 2
1.1.2. Thành phần hóa học và thành phần khoáng talc 2
1.1.3. Cấu trúc của talc 3
1.1.4. Tính chất của talc 5
1.1.5. Ứng dụng của talc 6
1.2. Giới thiệu chung về vật liệu gốm 10
1.2.1. Vật liệu gốm 10
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp gốm 11
1.2.2.1. Phương pháp sol-gel 11
1.2.2.2. Phương pháp đồng kết tủa 12
1.2.2.3. Phương pháp phân tán rắn - lỏng 12
1.2.2.4. Phương pháp điều chế gốm truyền thống 12
1.3. Giới thiệu chung về hệ bậc ba CaO-MgO-SiO2 13
1.3.1. Khái quát về các oxit trong hệ CaO.MgO.SiO2 13
1.3.1.1. Canxi oxit (CaO 13
1.3.1.2. Magie oxit (MgO) 14
1.3.1.3. Silic oxit (SiO2) 14
1.3.2. Khái quát về gốm hệ CaO. MgO.SiO2 16
1.4. Giới thiệu về gốm diopside 18
1.4.1.Cấu trúc của Diopside 18
1.4.2.Tính chất của gốm Diopside 19
1.4.3. Ứng dụng của gốm Diopside 19
1.5. Giới thiệu phản ứng giữa pha rắn 19
1.5.1. Cơ chế phản ứng giữa các pha rắn 19
1.5.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng giữa các pha rắn 20
1.5.3. Phản ứng phân hủy nhiệt nội phân tử 22
1.6. Các phương pháp thực nghiệm 23
1.6.1. Phương pháp phân tích nhiệt 23
1.6.2.Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X 25
1.6.3. Hình ảnh quét bằng kính hiển vi điện tử SEM 26
1.6.4. Phương pháp xác định các tính chất vật lí 27
1.6.4.1. Xác định độ co ngót khi nung 27
1.6.4.2. Xác định độ hút nước 28
1.6.4.3. Xác định khối lượng riêng bằng phương pháp Acsimet 28
1.6.4.4. Xác định cường độ nén 28
1.6.4.5. Hệ số giản nở nhiệt 29
1.6.4.6. Độ bền sốc nhiệt 30
1.6.4.7. Độ chịu lửa 30
1.6.4.8. Tính chất điện 31
Chương 2. THỰC NGHIỆM 33
2.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 33
2.1.1. Hóa chất 33
2.1.2. Dụng cụ 33
2.2. Thực nghiệm 33
2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước hạt của bột talc 33
2.2.2. Phân tích thành phần của khoáng talc 34
2.2.3. Khảo sát sự phân hủy nhiệt của talc 34
2.2.4. Phân tích nhiệt mẫu hỗn hợp (talc , thạch anh, canxi cacbonat) 34
2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của bột talc đến sự hình thành diopside 34
2.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình hình thành diopside 35
2.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của chất khoáng hóa đến sự hình thành pha tinh thể gốm 36
2.2.8. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến các tính chất của vật liệu 36
2.2.8.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến độ hút nước của vật liệu 36
2.2.8.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến tỉ khối và độ xốp của vật liệu 37
2.2.8.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến độ co ngót của vật liệu 37
2.2.8.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến cường độ kháng nén của vật liệu 37
2.2.8.5.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến độ bền xốc nhiệt của vật liệu 37
2.2.8.6. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến tính chất điện của vật liệu 37
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước của bột talc 38
3.2. Kết quả phân tích thành phần bột talc 38
3.3. Kết quả phân tích nhiệt bột talc 40
3.4. Kết quả phân tích nhiệt của mẫu hỗn hợp (talc, SiO2, canxi cacbonat) 41
3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng bột talc đến sự hình thành diopside 43
3.6.Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hình thành diopside 45
3.7. Ảnh hưởng của chất khoáng hóa đến sự hình thành pha của vật liệu 49
3.8. Kết quả ảnh SEM 53
3.9. Ảnh hưởng của bột talc đến các tính chất của vật liệu 55
3.9.1. Độ co ngót 55
3.9.2. Độ hút nước 57
3.9.3. Độ xốp, tỉ khối 58
3.9.4. Cường độ kháng nén 59
3.9.5. Hệ số giãn nở nhiệt 60
3.9.6. Độ bền xốc nhiệt 60
3.9.7. Độ chịu lửa 61
3.9.8.Độ dẫn điện 61
KẾT LUẬN 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66