Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

за счет водородных связей между гидроксильными группами, присоединенными, например, к двум соседним атомам (ионам) циркония; 3) образование так называемых комплексных ионов, в которых в качестве центральных атомов выступают атомы (ионы) циркония. Типичным примером полимерных ионов циркония, существующих в растворах оксихлорида циркония ZrOCh- 8 H 2 O, являются полимерные, тетрамерные катионы состава [Zr 4 (OH)s(H 2 O)i 6 ]s+ [9-12]. В них атомы металла связаны между собой парами гидроксильных мостиков с помощью водородных связей. В твердом оксихлориде циркония ZrOCh 8 H 2 O также содержатся устойчивые катионы с четырьмя атомами (ионами) циркония, связанными парами гидроксильных мостиков [9-12]. Приведенный пример показывает решающее значение гидроксильных групп в образовании устойчивых полимерных ионов циркония в растворах его соединений и в его твердых соединениях. Анализируя приведенную информацию, можно предположить, что наиболее вероятной причиной, приводящей к агрегированию частиц порошка циркония при длительном хранении, является наличие водородных связей между гидроксильными группами, принадлежащими атомам циркония, находящимся на поверхности соседних частиц металла. В случае, например, неполного удаления кислоты на стадии промывки полученного порошка водой и наличия кислой среды во влажной массе материала в процессе его хранения это может приводить к образованию оксо-мостиковых связей -Zr О Zr- между указанными атомами циркония за счет протекания реакции дегидратации (рис. 1). Данный процесс, происходящий при длительном хранении материала во влажной среде с водородным показателем рН < 7,0, может сопровождаться «сшиванием» индивидуальных частиц металла в трехмерные, крупные и плотные агрегаты — так называемые «комки», что в конечном счете может существенно ограничить его применение. При этом водородные связи между гидроксильными группами, принадлежащими атомам циркония двух соседних частиц порошка, также, вероятно, могут вносить свой вклад в «сшивание» индивидуальных частиц в трехмерные агрегаты. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 33-40. Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 33-40. Рис. 1. Схема, иллюстрирующая образование и разрушение оксо-мостиковых связей между поверхностными атомами циркония Принимая данную гипотезу о причине, приводящей к агрегированию частиц при длительном хранении, можно предположить, что попытка перевода комковидного материала в сыпучий порошок путем механического воздействия, вероятно, не позволит добиться устойчивого эффекта, и при дальнейшем хранении порошок снова будет возвращаться в комковидное состояние. Необратимый перевод возможен только в случае необратимого разрыва оксо-мостиковых связей между гидроксильными группами поверхностных атомов металла соседних частиц порошка. Разрыв этих связей можно осуществить путем обработки комковидного материала раствором щелочи (рис. 1 ), учитывая при этом, что металлический цирконий со щелочью не взаимодействует [7, 8 ]. При этом последующая нейтрализация кислоты исключит возможность повторного агрегирования частиц при дальнейшем хранении, поскольку в отсутствие кислой среды образование оксо-мостиковых связей по схеме на рис. 1 становится невозможным. Результаты С целью проверки сделанных предположений был исследован комковидный материал, образовавшийся при хранении влажного порошка натриетермического циркония маркиПЦрН-А в запаянных полиэтиленовых пакетах в течение более 15 лет. При этом основное внимание уделялось установлению возможности необратимого перевода комковидного материала в сыпучий порошок путем обработки раствором щелочи и сравнению характеристик полученного и кондиционного порошков. Для этого значения некоторых параметров комковидного материала сравнивали со значениями его параметров после обработки раствором гидроксида натрия (NaOH) различных концентраций, после ультразвуковой обработки (УЗО) или механического перемешивания водной суспензии, а также с параметрами, соответствующими кондиционному порошку марки ПЦрН-А. © Бережко П. Г., Забродина О. Ю., Царев М. В., Мокрушин В. В., Царева И. А., Канунов А. Е., Кашафдинов И. Ф., Коршунов К. В., Ивашов А. Э., Пичугина С. А., 2023 35