1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал неорганической химии
  4. T. 66, № 1, 2021

Журнал неорганической химии, 2021, T. 66, № 1, стр. 30-40

Магнийоксаналюмоксансилоксаны: синтез, свойства, термотрансформация

Г. И. Щербакова a, *, А. С. Похоренко a, П. А. Стороженко a, А. И. Драчев a, М. Г. Кузнецова a, М. С. Варфоломеев a, b, А. А. Ашмарин c

a Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений
105118 Москва, шоссе Энтузиастов, 38, Россия

b Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
125080 Москва, Волоколамское шоссе, 4, Россия

c Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова
119991 Москва, Ленинский пр-т, 49, Россия

* E-mail: galina7479@mail.ru

Поступила в редакцию 16.06.2020
После доработки 22.07.2020
Принята к публикации 03.08.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Синтезированы магнийоксаналюмоксансилоксаны – предшественники высокочистой керамики кордиеритового состава. Изучены физико-химические свойства магнийоксаналюмоксансилоксанов и образцов керамики на их основе. Предложена расчетная модель группового и элементного состава олигомерной молекулы магнийоксаналюмоксансилоксана. Методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии выявлено, что пиролиз органомагнийоксаналюмоксансилоксанов при 1300ºС приводит к образованию высокочистой мелкокристаллической многокомпонентной керамики на основе оксидов алюминия, магния и кремния (кордиерит и сапфирин). Показано, что магнийоксаналюмоксансилоксаны являются предкерамическими предшественниками компонентов (матриц, волокон, порошков) и могут быть использованы для создания нового поколения керамокомпозитов кордиеритового состава.

Ключевые слова: органоалюмоксаны, магнийоксаналюмоксансилоксаны, керамообразующие и волокнообразующие олигомеры, керамика, кордиерит, сапфирин

ВВЕДЕНИЕ

Среди разнообразных керамических материалов особое место занимает трехкомпонентная керамика на основе оксидов магния, алюминия и кремния. Построена компьютерная модель фазовой диаграммы системы MgO–Al2O3–SiO2, дающая ее полное геометрическое описание. На основании этой модели проанализирован микроструктурный состав [1, 2], в частности шпинельно-муллитный (MgAl2O4 + 3Al2O3 · 2SiO2), кордиерита Mg2Al4Si5O18.

Кордиерит обладает низким коэффициентом термического расширения, высокой термостойкостью, высоким удельным сопротивлением и малой диэлектрической постоянной [3–33 ]. В качестве основной кристаллической фазы он обеспечивает высокую проницаемость для радиоволн, стойкость к термоудару и высокую прочность [13–15].

Кроме того, кордиеритовая керамика применяется в качестве носителей катализаторов для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, в термо- и каталитических преобразователях, изоляционных материалах, в фильтрах для очистки воды [16–20]. При модифицировании поверхности кордиеритовой керамики мелкодисперсными системами можно получить мембранно-разделительные материалы [21, 22].

Традиционно кордиерит получают из оксидов магния, алюминия и кремния, это требует высоких температур синтеза (>1350°С) и узкого интервала спекания (15–30°C) [10]. Данная технология не позволяет получать плотную мелкокристаллическую керамику, поэтому используют дорогие высокодисперсные и ультрадисперсные порошки, что ограничивает широкое практическое применение получаемых материалов [6, 23–27].

Кроме того, керамику кордиеритового состава можно получать по золь-гель технологии, позволяющей проводить работы с неустойчивыми коллоидными системами [4, 10, 11, 28–33].

Наиболее перспективным подходом к созданию современных керамических материалов заданного состава является использование в качестве исходных соединений предкерамических элементоорганических олигомеров. Получение керамики через такие олигомеры дает возможность управлять составом и строением керамических композиций на всех уровнях (микрокристаллическом, наноструктурном или аморфном), что невозможно осуществлять другими известными способами [34, 35].

Нами впервые синтезированы гидролитически устойчивые и растворимые в органических растворителях органомагнийоксаналюмоксансилоксановые олигомеры, термотрансформация которых приводит к образованию высокочистой мелкокристаллической многокомпонентной керамики на основе оксидов алюминия, магния и кремния [36].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Органомагнийоксаналюмоксансилоксановые олигомеры с мольным отношением Al : Mg ~ 2 и Al : Si ~ 0.8 синтезировали методом соконденсации хелатированных алкоксиалюмоксанов (табл. 1), ацетилацетоната магния и олигоэтоксисилоксанов в органических растворителях (спирт, толуол) по схеме:

(1)
$\begin{gathered} 1.{\text{ }}{{\left[ {{\text{Al}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{s}}{{{\left( {{\text{OR*}}} \right)}}_{x}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{p}}{{O}_{q}}} \right]}_{m}} + k{{({\text{R**О}})}_{2}}{\text{Mg}} + \\ + \,\,{\text{RО}}{{\left[ {--{\text{Si}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{2}}{\text{O}}{\kern 1pt} --} \right]}_{n}}{\text{R}}~~~ \to {\text{ }}{{\left[ {({\text{R**О}}){\text{MgO}}} \right]}_{k}} \times \\ \times \,\,{{\left[ {{\text{Al}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{l}}{{{({\text{R**О}})}}_{g}}{{{\left( {{\text{OR*}}} \right)}}_{x}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{z}}{{O}_{y}}} \right]}_{m}} \times \\ \times \,\,{{\left[ {{\text{Si}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{2}}{\text{O}}} \right]}_{n}} + \left( {s - l} \right){\text{RОH}}, \\ \end{gathered} $
где k ~ 2, m = 4–5; n ~ 5–6; s + x + 2q + p = 3; k/m + + l + g + x + 2y + z = 3;

Таблица 1.  

Результаты элементного и термогравиметрического анализа этилацетоацетатэтоксигидроксиалюмоксана и эмпирические формулы основных олигомерных фрагментов [39, 40]

Вещество  Химический состав, мас. % С, мас. % (ТГА)
С Н Al OH Al2О3
 Исходный этилацетоацетатэтоксигидроксиалюмоксан 38.08 6.78 18.52 6.20 35.09
Вычисленные эмпирические формулы
1
2
3 		C20H40O14Al4
С16Н32О14А14
C22H45O16Al5		 39.22
34.53
37.71 		6.54
5.76
6.43 		17.65
19.42
19.29 		5.56
12.23
4.86 		33.33
36.69
36.43

R = С2Н5; R* = C(CH3)=CHC(O)OС2Н5; R** = = C(CH3)=CHC(O)CH3.

Синтез осуществляли следующим образом. К раствору органоалюмоксана (этилацетоацетатэтоксигидроксиалюмоксана) [37] в органическом растворителе (этиловый спирт, толуол) порционно добавляли заданное количество Mg(acac)2 в течение 1 ч при постоянном перемешивании и температуре 60–100°С. Далее реакционную массу выдерживали при постоянном перемешивании в течение 6 ч при 70–100°С. Затем в течение 1.5 ч при перемешивании и температуре 60–70°С дозировали олигоэтоксисилоксан, выдерживали 7 ч при 70–100°С, продолжая перемешивание. Далее при атмосферном давлении отгоняли растворитель и получали вязкую массу светло-желтого цвета, которую сушили в течение 3 ч при остаточном давлении (2–4 мм рт. ст.) и температуре до 150°С. В результате получили стеклообразный олигомер оранжевого цвета, пробы которого отобрали для физико-химических исследований методами ЯМР, ИК-спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), термогравиметрического (ТГА), рентгенофазового (РФА) и элементного анализа.

Содержание алюминия определяли трилонометрически, магния – спектрофотометрически на атомно-абсорбционном спектрофотометре Spectr AA 240 FS KBr, кремния – спектрофотометрически в виде кремниймолибденового комплекса при длине волны 400 нм, содержание углерода и водорода определяли гравиметрическим методом – сожжением навески в токе кислорода на газоанализаторе Eurovector EA3000. Количество гидроксильных групп находили газометрическим методом.

ИК-спектры органомагнийоксаналюмоксансилоксанов регистрировали на приборе Nicolet iS50R в интервале 400–4000 см–1 с помощью универсальной приставки однократного НПВО Smart iTR (кристалл – алмаз).

Спектры ЯМР на ядрах 1Н, 13С, 27Al, 29Si были измерены для растворов органомагнийоксаналюмоксансилоксанов в дейтерохлороформе (CDCl3) на спектрометре ЯМР AVANCE-600 фирмы Bruker. Рабочая частота на протонах составляла 600.13 МГц, внешний эталон – $\left[ {{\text{Al}}{{{\left( {{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}} \right)}}_{{\text{6}}}}} \right]_{3}^{ + }$, внутренний эталон – тетраметилсилан.

Термогравиметрический анализ органомагнийоксаналюмоксансилоксанов проводили на приборе TGA/SDTA 851 Mettler Toledo со скоростью нагрева 10 град/мин до 1100°C в атмосфере воздуха.

Пиролиз органомагнийоксаналюмоксансилоксанов осуществляли в электропечи сопротивления СНОЛ 12/16 при 1000 и 1300°С в атмосфере воздуха, были получены образцы керамики xMgO · yAl2O3 · zSiO2.

Морфологию поверхности и элементный состав органомагнийоксаналюмоксансилоксанов и образцов керамики на их основе изучали с помощью сканирующих электронных микроскопов FEI Quanta 250 и Philips SEM505, последний оснащен энергодисперсионным детектором SAPHIRE Si(Li) SEM10 и системой захвата изображения Micro Capture SEM3.0M.

РФА образцов керамики проводили на вертикальном рентгеновском дифрактометре SHIMADZU XRD-6000 при комнатной температуре в монохроматизированном медном излучении с длиной волны λKαср = (2λKα1+ λKα2)/3 = 1.54178 Å. Кристаллические фазы идентифицировали по банку данных ICDD PDF-2 2003 г.

Характеристические температуры размягчения (t1), волокнообразования (t2), расплава или затвердевания (t3) определяли по методу, разработанному в ГНИИХТЭОС [38].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Нами были синтезированы предкерамические органомагнийоксаналюмоксансилоксановые олигомеры с мольным отношением Al : Mg ~2 и Al : Si ~ 0.8, пиролизом которых можно получать чистую микрокристаллическую керамику состава Mg2Al4Si5O18 (кордиерит).

Основные эмпирические формулы исходных органоалюмоксанов (этилацетоацетатэтоксигидроксиалюмоксанов) представлены в табл. 1 [39, 40].

Первая стадия синтеза органомагнийоксаналюмоксансилоксановых олигомеров – соконденсация этилацетоацетатэтоксигидроксиалюмоксанов с ацетилацетонатом магния с образованием органомагнийоксаналюмоксанов [39].

На второй стадии при соконденсации органомагнийоксаналюмоксанов и олигоэтоксисилоксанов образуются органомагнийоксаналюмоксансилоксаны, представляющие собой стеклообразные олигомеры желто-оранжевого цвета с заданным мольным отношением Al : Mg ~ 2 и Al : Si ~ 0.8 (табл. 2 и 3).

Таблица 2.  

Результаты элементного и термогравиметрического анализа органомагнийоксаналюмоксансилоксановых олигомеров

№ Мольное отношение Химический состав органомагнийоксаналюмоксансилоксанов
(найдено), мас. % 		С, мас. % (ТГА)
Al : Mg Al : Si С Н Al Mg Si OH
1 ~2 ~0.8 38.0 6.2 8.16 3.63 10.58 1.54 43.90
2 ~2 ~0.8 36.2 5.2 7.39 3.30 9.58 1.15 40.69
3 ~2 ~0.8 40.4 5.5 5.82 2.55 7.55 1.67 34.57
Таблица 3.  

Эмпирические формулы основных олигомерных фрагментов органомагнийоксаналюмоксансилоксанов с Al : Mg ~ 2, Al : Si ~ 0.8

Формула Химический состав (вычислено), мас. % С, мас. %
С Н Al Mg Si OH
C44H87O30Al4Mg2Si5 37.96 6.25 7.76 3.45 10.06 0.00 41.98
C42H83O30Al4Mg2Si5 36.98 6.09 7.92 3.52 10.27 1.25 42.85
C47H89O31Al4Mg2Si5 39.03 6.16 7.47 3.32 9.69 0.00 40.41
C46H93O33Al4Mg2Si6 36.87 6.21 7.21 3.21 11.22 1.14 43.02
C51H99O34Al4Mg2Si6 38.76 6.27 6.84 3.04 10.64 0.00 40.78
C42H82O30Al5Mg2Si5 36.29 5.90 9.72 3.46 10.08 0.00 45.72
C56H107O38Al5Mg2Si6 38.67 6.16 7.77 2.76 9.67 0.98 39.99
C46H92O33Al5Mg2Si6 36.24 6.04 8.86 3.15 11.03 0.00 45.63
C53H105O37Al5Mg2Si6 37.77 6.24 8.02 2.85 9.98 1.01 41.27

Рентгеноаморфность органомагнийоксаналюмоксансилоксанов не позволяет установить их строение, однако наличие приведенных структурных единиц в общей формуле подтверждается данными ЯМР 1Н, 13С, 27Al, 29Si, ИК-спектроскопии, ТГА, СЭМ и элементного анализа.

В табл. 2 представлены экспериментальные значения, найденные с использованием элементного анализа и ТГА.

Вероятные эмпирические формулы, представленные в табл. 3, подтверждаются хорошим совпадением вычисленных значений по элементному составу для эмпирических формул и экспериментально найденных значений по данным элементного анализа (табл. 2).

В спектрах ЯМР 27Al концентрированных растворов олигомеров зарегистрированы три типа сигналов: 65.0–70.0 м.д. (четырехкоординационный), 30.0–33.0 (пятикоординационный), 1.0–6 м.д. (шестикоординационный) (рис. 1а).

Рис. 1.

Спектры ЯМР 27Al растворов органомагнийоксаналюмоксансилоксанов в CDCl3: а – концентрированных; б – разбавленных.

В спектрах ЯМР 27Al разбавленных растворов наблюдается интенсивный сигнал при 65.0–70.0 м.д. (четырехкоординационный) и слабый сигнал в интервале 0.0–8.0 м.д. (шестикоординационный). Это, по-видимому, связано с разрывом координационных связей между атомом алюминия и карбонильными группами (рис. 1б).

Спектры ЯМР 29Si содержат ряд сигналов, характерных для силикатного стекла в области от ‒82 до –98 м.д. Во всех спектрах можно выделить три группы сигналов: при –82…–87, –89…–93 и ‒96…–98 м.д., соответствующие группам (EtO)3SiO, (EtO)2SiO2 и SiO4 (рис. 2).

Рис. 2.

Спектр ЯМР 29Si органомагнийоксаналюмоксансилоксанов в CDCl3.

В спектрах ЯМР 1Н органомагнийоксаналюмоксансилоксанов наблюдаются сигналы метильных протонов EtO-групп (0.7…1.5 м.д.), метильных протонов ацетоксигрупп (1.5…2.4 м.д.), метиленовых протонов EtO-групп (3.5–4.5 м.д.), метиновых протонов (=СН)-групп (4.5–5.6 м.д.).

Спектры ЯМР 13C органомагнийоксаналюмоксансилоксанов содержат сигналы метильных углеродов алкоксигрупп (13–20 м.д.), метильных углеродов ацетоксигрупп (24–27 м.д.), метиленовых углеродов этоксигрупп (57–61 м.д.), метиновых углеродов (=СН) ацетилацетонатных групп (99–103 м.д.), карбоксильных (170–175 м.д.) и карбонильных (184–195 м.д.) углеродов.

ИК-спектры органомагнийоксаналюмоксансилоксанов, см–1: 595 ν(Mg–О–Al); 659, 688 ν(Mg–О, Al–О, Si–О); 863 ν(Al–О–Al); 940 ν(Mg–О); 967 ν(Al–О4, Si–О); 1030, 1071, 1101, 1176 ν(Mg–О–С, Al–О–С, Si–О–С); 787, 1268, 1291, 1303, 1398 δ{СН, C(CH3)} и ν(С–О); 1533 ν(С=С); 1602 ν(С=О) от [CH3(O)CCH=C(CH3)О]; 1635 ν(С=О), связанные координационной связью с атомом Al; 2899, 2927, 2977 ν(СН); 3415 см–1 ν(ОH), интерпретация несколько затруднена из-за схожести спектров исходных органоалюмоксанов, Mg(acac)2 и олигоэтоксисилоксанов.

Морфология поверхности и элементный состав органомагнийоксаналюмоксансилоксанов приведены на рис. 3. Олигомеры однородны, размер частиц 40–50 нм, а по химическому составу близки к заданному отношению Al : Mg ~ 2 и Al : Si ~ 0.8 (рис. 3).

Рис. 3.

Электронная микрофотография (а) и результаты рентгеновского элементного микроанализа (б) органомагнийоксаналюмоксансилоксанов.

Необходимо отметить, что органомагнийоксаналюмоксансилоксаны могут обладать волокнообразующими свойствами (характеристические температуры приведены в табл. 4). На рис. 4 представлены фото полимерных волокон, сформованных вручную.

Таблица 4.  

Характеристические температуры* волокнообразующих органомагнийоксаналюмоксансилоксанов

№ олигомера из табл. 2 t1, °С t2, °С t3, °С
1 98 102–120 130
3 74 79–96 101

* t1 – температура размягчения, t2 – температура волокнообразования, t3 – температура плавления или затвердевания.

Рис. 4.

Фото сформованных вручную полимерных волокон.

На рис. 5 представлена типичная термограмма для органомагнийоксаналюмоксансилоксанов. Кривая ТГА показывает, что олигомер стабилен при нагревании до ~200°С. Основная потеря массы происходит в интервале температур 200–500°С (остаток ~45 мас. %). Далее наблюдается удаление остаточных гидроксильных групп в виде паров Н2О, керамический остаток составляет ~40 мас. %, что соответствует теоретическим значениям (табл. 3).

Рис. 5.

Кривые ТГА и ДТА (олигомер № 2 в табл. 2).

Исследован процесс термотрансформации органомагнийоксаналюмоксансилоксанов в керамические фазы в атмосфере воздуха при температуре до 1300°С. С помощью РФА и СЭМ изучены образцы полученной керамики.

Дифрактометрически показано, что формирование кристаллических фаз в процессе пиролиза органомагнийоксаналюмоксансилоксанов начинается при 1000°С с образования силлиманита (Al2SiO5), кроме того, присутствует гало аморфной фазы (рис. 6а). Пиролиз органомагнийоксаналюмоксансилоксанов при 1300°С приводит к образованию кордиерита (Mg2Al4Si5O18 ~ 72%) и сапфирина (Mg7Al18Si3O40 ~ 28%), наблюдаются следы Al3Mg2 (рис. 6б).

Рис. 6.

Дифрактограммы образца керамики при 1000 (а) и 1300°С (б).

Следовательно, процесс термотрансформации органомагнийоксаналюмоксансилоксанов в атмосфере воздуха в интервале температур 20–1300°С можно представить схемой:

$\begin{gathered} {{\left[ {{\text{Mg}}\left( {{\text{ОR**}}} \right){\text{O}}} \right]}_{k}} \cdot {{\left[ {{\text{Al}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{{\text{l}}}}{{{\left( {{\text{ОR**}}} \right)}}_{g}}{{{\left( {{\text{OR*}}} \right)}}_{x}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{z}}{{{\text{O}}}_{y}}} \right]}_{m}} \cdot {{\left[ {{\text{Si}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}} \right]}_{n}}\xrightarrow[{ - {{{\text{С}}}_{{\text{2}}}}{{{\text{Н}}}_{4}}}]{{100 - 150^\circ {\text{С}}}} \\ \to {{\left[ {{\text{Mg}}\left( {{\text{ОR**}}} \right){\text{O}}} \right]}_{k}} \cdot {{\left[ {{\text{Al}}{{{\left( {{\text{ОR**}}} \right)}}_{g}}{{{\left( {{\text{OR*}}} \right)}}_{x}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{{z + 1}}}{{{\text{O}}}_{y}}} \right]}_{m}} \cdot {{\left[ {{\text{Si}}{{{\left( {{\text{OR}}} \right)}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}} \right]}_{n}}\xrightarrow[{ - \left( {{\text{С}}{{{\text{О}}}_{{\text{2}}}}{\text{,}}{{{\text{С}}}_{{\text{2}}}}{{{\text{Н}}}_{{\text{4}}}}{\text{,С}}{{{\text{Н}}}_{{\text{3}}}}{\text{ССН}}} \right)}]{{600^\circ {\text{С}}}} \\ {{\left[ {{\text{Mg}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{{t + s}}}{{{\text{O}}}_{r}}} \right]}_{k}} \cdot {{\left[ {{\text{Al}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{{t + x + z}}}{{{\text{O}}}_{y}}} \right]}_{m}} \cdot {{\left[ {{\text{Si}}{{{\left( {{\text{OH}}} \right)}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}} \right]}_{n}}\xrightarrow[{ - {{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}]{{900^\circ {\text{С}}}}k{\text{MgO}} \cdot m{\text{A}}{{{\text{l}}}_{{\text{2}}}}{{{\text{O}}}_{3}} \cdot n{\text{Si}}{{{\text{O}}}_{2}}\xrightarrow[{}]{{1000^\circ {\text{С}}}} \\ \to \mathop {a({\text{MgO}} \cdot {\text{A}}{{{\text{l}}}_{{\text{2}}}}{{{\text{O}}}_{3}} \cdot {\text{SiO)}} \cdot }\limits_{{\text{аморфный}}} \mathop {b\left( {{\text{A}}{{{\text{l}}}_{{\text{2}}}}{\text{Si}}{{{\text{O}}}_{5}}} \right)}\limits_{{\text{силлиманит }}} \xrightarrow[{}]{{1300^\circ {\text{С}}}}\mathop {x\left( {{\text{M}}{{{\text{g}}}_{{\text{2}}}}{\text{A}}{{{\text{l}}}_{{\text{4}}}}{\text{S}}{{{\text{i}}}_{{\text{5}}}}{{{\text{O}}}_{{{\text{18}}}}}} \right) \cdot }\limits_{{\text{кордиерит}}} \mathop {y\left( {{\text{M}}{{{\text{g}}}_{{\text{7}}}}{\text{A}}{{{\text{l}}}_{{{\text{18}}}}}{\text{S}}{{{\text{i}}}_{{\text{3}}}}{{{\text{O}}}_{{{\text{40}}}}}} \right)}\limits_{{\text{сапфирин}}} . \\ \end{gathered} $

Необходимо отметить, что переход органика–неорганика представлен по аналогии с термо-трансформацией органоиттрийоксаналюмоксансилоксанов [34, 41], которые имеют те же органические лиганды. Термотрансформация органоиттрийоксаналюмоксансилоксанов была детально изучена методом ДСК (от комнатной температуры до 1500оС в атмосфере воздуха) и синхронным термическим анализом с капиллярным квадрупольным масс-спектрометром [41].

Методом СЭМ показано, что образуется микропористая кордиеритовая керамика с размером пор 15–80 мкм (рис. 7), которая может быть использована и в качестве подложек для получения микрофильтрационных разделительных селективных мембран [20, 21].

Рис. 7.

Электронные микрофотографии и результаты рентгеновского элементного микроанализа образца керамики, полученного при 1300°С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые синтезированы гидролитически устойчивые в атмосфере воздуха растворимые в органических растворителях керамообразующие и волокнообразующие органомагнийоксаналюмоксансилоксаны. Предложена расчетная модель группового и элементного состава олигомерной молекулы органомагнийоксаналюмоксансилоксана, которая подтверждена данными ЯМР 1Н, 13C, 27Al, ИК-спектроскопии, СЭМ, ТГА и элементного анализа. Определены характеристические температуры волокнообразующих органомагнийоксаналюмоксансилоксанов. Представлена схема термотрансформации органомагнийоксаналюмоксансилоксанов в керамические фазы. Установлено, что пиролиз органомагнийоксаналюмоксансилоксанов при 1300°С приводит к образованию высокочистой мелкокристаллической многокомпонентной керамики на основе оксидов алюминия, магния и кремния (кордиерит и сапфирин). Следовательно, такие олигомеры являются предкерамическими предшественниками компонентов (матриц, волокон, порошков) и могут быть использованы для создания нового поколения керамокомпозитов кордиеритового состава.

Список литературы

  1. Луцык В.И., Зеленая А.Э. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 7. С. 925. https://doi.org/10.1134/S0044457X18070140

  2. Луцык В.И., Зеленая А.Э. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 8. С. 1050. https://doi.org/10.1134/S0044457X18080135

  3. Miyake A. // J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. № 1. P. 121. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2004.00016.x

  4. He Y., Guo J.M., Zhang G.W. et al. // J. Ceram. Sci. Technol. 2015. V. 6. № 3. P. 201. https://doi.org/10.4416/JCST2015-00004

  5. Sembiring S., Simanjuntak W., Situmeang R. et al. // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 7. P. 8431. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.02.062

  6. Закалашный А.В., Сигаев В.Н., Савинков В.И., Алексеев Р.О. // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 7. С. 41.

  7. Chowdhury A., Maitra S., Das H.S. et al. // InterCeram. 2007. V. 56. № 2. P. 98.

  8. Winter W., Berger A., Miille G., Pannhorst W. // J. Eur. Ceram. Soc. 1995. V. 15. № 1. P. 65. https://doi.org/10.1016/0955-2219(95)91301-4

  9. Pošarac-Marković M.B., Veljović Đ.N., Devečerski A. et al. // Mater. Tehnol. 2015. V. 49. № 3. P. 365. https://doi.org/10.17222/mit.2014.071

  10. Терещенко И.М., Попов Р.Ю., Кравчук А.П., Ивашкевич Л.С. // Стекло и керамика. 2009. № 4. С. 14. [Tereshchenko I.M., Popov R.Y., Kravchuk A.P., Ivashkevich L.S. // Glass and Ceramics. V. 66. № 3–4. P. 129.] https://doi.org/10.1007/s10717-009-9147-1

  11. Nogami M., Ogawa S., Nagasaka K. // J. Mater. Sci. 1989. V. 24. № 12. P. 4339. https://doi.org/10.1007/bf00544508

  12. Потешкина А.А., Уваренкова Ю.А., Иванова В.И., Иванов Д.М. // Вестник СПбГУ. 2015. Сер. 4. Т. 2 (60). № 3. С. 285.

  13. Kamiya T., Mizutani T. // Proceedings. 2018. V. 10 742, Optical Manufacturing and Testing XII. P. 1074205. https://doi.org/10.1117/12.2320931

  14. Obradović, N., Filipović, S., Đorđević, N. et al. // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 12. P. 13909. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.05.201

  15. Ивахненко Ю.А., Варрик Н.М., Максимов В.Г. // Тр. ВИАМ. 2016. № 5. С. 36.

  16. Fuji M., Shiroki Y., Menchavez R.L. et al. // Powder Technol. 2007. V. 172. № 1. P. 57. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2006.10.029

  17. Подболотов К.Б., Дятлова Е.М., Волочко А.Т. // Новые огнеупоры. 2016. № 3. С. 139.

  18. Al-Harbi O.A., Hamzawy E.M.A. // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 4. P. 5283. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.10.101

  19. Wu J., Lu C., Xu X. et al. // J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed. 2018. V. 33. № 3. P. 598. https://doi.org/10.1007/s11595-018-1867-z

  20. Yamuna A. // J. Eur. Ceram. Soc. 2004. T. 24. № 1. P. 65. https://doi.org/10.1016/s0955-2219(03)00269-3

  21. Shyam A., Lara-Curzio E., Pandey A. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2012. V. 95. № 5. P. 1682. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2012.05125.x

  22. Shi W., Liu B., Deng X. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2016. V. 36. № 14. P. 3465. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.05.035

  23. Redaouia D., Sahnouneb F., Oualia A., Sahebd N. // Acta Phys. Pol., A. 2018. V. 134 № 1. P. 71. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.134.71

  24. Banjuraizah J., Mohamad H., Ahmad Z.A. // J. Am. Ceram. Soc. 2011. V. 94. № 3. P. 687. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.04144.x

  25. Sanad M.M.S., Rashad M.M., Abdel-Aal E.A. et al. // Mater. Chem. Phys. 2015. V. 162. P. 299. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.05.071

  26. Андрианов Н.Т., Абдель-гавад С.Р., Зенкова Н.В. // Стекло и керамика. 2006. № 12. С. 19. [Andrianov N., Abdel’-Gavad S., Zenkova N. // Glass and Ceramics. 2006. V. 63. № 11. P. 415.] https://doi.org/10.1007/s10717-006-0137-2

  27. Goren R., Gocmez H., Ozgur C. // Ceram. Int. 2006. V. 32. № 4. P. 407. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.03.016

  28. Ismail M.G.M.U., Tsunatori H., Nakai Z. // J. Am. Ceram. Soc. 1990. V. 73. № 3. P. 537. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1990.tb06550.x

  29. Heinrich T., Tappert W., Lenhard W., Fricke J. // J. Sol-Gel. Sci. Technol. 1994. V. 2. № 1–3. P. 921. https://doi.org/10.1007/bf00486377

  30. Choo Y.P., Chow T.Y., Mohamad H. // AIP Conference Proceedings. 2008. V. 989. P. 161. https://doi.org/10.1063/1.2906055

  31. Xingrong W., Huihui W., Liaosha L. et al. // Trans. Indian Ceram. Soc. 2013. V. 72. № 3. P. 197. https://doi.org/10.1080/0371750X.2013.851622

  32. Eskandari M., Jahantigh F., Malekfar R. // J. Aust. Ceram. Soc. 2017. V. 54. № 2. P. 243. https://doi.org/10.1007/s41779-017-0147-2

  33. Tabit K., Waqif M., Saâdi L. // J. Aust. Ceram. Soc. 2019. V. 55. № 2. P. 469. https://doi.org/10.1007/s41779-018-0253-9

  34. Абакумов Г.А., Пискунов А.В., Черкасов В.К. и др. // Успехи химии. 2018. Т. 87. № 5. С. 393 (430). [Abakumov G.A., Piskunov A.V., Cherkasov V.K. et al. // Russ. Chem. Rev. 2018. V. 87. № 5. Р. 393 (429).] https://doi.org/10.1070/RCR4795

  35. Shcherbakova G.I., Storozhenko P.A., Apukhtina T.L. et al. // NMPT-4. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 525. № 1. P. 012057. https://doi.org/10.1088/1757-899X/525/1/0120573

  36. Щербакова Г.И., Похоренко А.С., Кривцова Н.С. и др. Пат. РФ № 2 726 365 // Бюл. изобр. 2020. № 20.

  37. Стороженко П.А., Щербакова Г.И., Цирлин А.М. и др. // Неорган. материалы. 2007. Т. 43. № 3. С. 373. [Storozhenko P.A., Shcherbakova G.I., Tsirlin A.M. et al. // Inorg. Mater. 2007. V. 43. № 3. P. 320.] https://doi.org/10.1134/s002016850703020x

  38. Щербакова Г.И., Апухтина Т.Л., Кривцова Н.С. и др. // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 3. С. 253. https://doi.org/10.1134/S0020168515030140 [Shcherbakova G.I., Apukhtina T.L., Krivtsova N.S. et al. // Inorg. Mater. 2015. V. 51. № 3. P. 206.] 10.1134/S0020168515030140

  39. Shcherbakova G.I., Storozhenko P.A., Apukhtina T.L. et al. // Polyhedron. 2017. V. 135. P. 144. https://doi.org/10.1016/j.poly.2017.07.006

  40. Щербакова Г.И., Стороженко П.А., Жигалов Д.В. и др. // Изв. АН. Сер. хим. 2020. Т. 69. № 5. С. 875. [Shcherbakova G.I., Storozhenko P.A., Zhigalov D.V. et al. // Russ. Chem. Bull. 2020. V. 69. P. 875.] https://doi.org/10.1007/s11172-020-2844-1

  41. Щербакова Г.И., Стороженко П.А., Кутинова Н.Б. и др. // Неорган. материалы. 2014. Т. 50. № 3. С. 331. https://doi.org/10.7868/S0002337X14030117 [Shcherbakova G.I., Storozhenko P.A., Kutinova N.B. et al. // Inorg. Mater. 2014. V. 50. № 3. P. 306.] https://doi.org/10.1134/S002016851403011X

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал неорганической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал