Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
8. Красиков С. Е. Стеклянные фильтры в лабораторной практике. — «Заводская лаборатория», 1938, № 7, с. 1045—1050.
9. Красиков С. Е., Гребенщиков И. В. К вопросу о спекании стекол. — ЖПХ, 1934, т. 7, № 4, с. 509—515.
10. Weyl W. Abhesion to glass. — «Glass Industry», 1945, 26, p. 557; 576—580.
А. К. Яхкинд, H. В. Овчаренко, С. П. Титова
СИНТЕЗ И НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
АРСЕНИТНЫХ СТЕКОЛ
В трудах К. С. Евстропьева по созданию стекол с новыми оптическими свойствами обращалось особое внимание на использование редких и малоисследованных компонентов. По инициативе К- С. Евстропьева в 50-х годах были начаты широкие исследования германатных, теллуритных, фторбериллатных и халь-когенидных систем. По традиции, заложенной К- С. Евстропьевым, в последние годы были проведены поиски стекол на основе принципиально новых окисных стеклообразователей, среди которых наиболее подробные сведения удалось получить для стекол на основе мышьяковистого ангидрида.
Первые сведения о стеклообразной трехокиси мышьяка относятся к 1939 г. [6], а несколько позднее были получены стекла в двойных арсенитных системах [3—5], однако свойства их были слабо изучены. В настоящей работе изложен ряд фактических сведений о стеклах на основе мышьяковистого ангидрида.
Стеклообразная трехокись мышьяка. Вследствие сильной летучести расплавов трехокиси мышьяка получить ее путем плавления в открытых сосудах не удается. Синтез проводился следующим образом. Навеска исходной окиси мышьяка квалификации «ч» или «технич.» помещалась в кварцевую ампулу, кото-
198
рая откачивалась до давления около 10~2—10-3 мм рт. ст. при прогревании ампулы с шихтой на кипящей водяной бане до 100° С или в электрической печи до 200° С. Ловушка вакуумной установки охлаждалась жидким азотом для облегчения удаления воды из шихты. Сплавление в отпаянных ампулах проводилось в электропечи сопротивления при вертикальном положении ампулы и в трубчатой печи с перемешиванием расплава путем качания печи при 600—750° С. При этих условиях получалась стеклообразная трехокись мышьяка, не содержащая кристаллов, однако в стеклах, сваренных в вертикальной печи, имелось большое количество крупных пузырей. Последние устранялись путем многократного извлечения и опускания ампулы в печь. При этом пары трехокиси мышьяка конденсировались на охлаждающихся стенках ампулы, давление в ней падало и крупные пузыри с большой скоростью удалялись из расплава.
Для исследования кристаллизационной способности стекло в запаянной откачанной ампуле выдерживалось в градиентной печи в течение 3,5 ч. В интервале температур 450—570° С наблюдались мелкозернистые непрозрачные включения на поверхности и в глубине стекла, представляющие собой кристаллический мышьяк, выделяющийся из-за реакции диспропорционирова-ния [1]
5As203 = 3As205 + 4As.
Кристаллы мышьяка в виде единичных включений в глубине стекла встречаются до 350° С. Ниже 350° С стекло чистое, однако при 200—325° С заметно вспенивание стекла в вакууме, а от 100 до 200° С на поверхности стекла наблюдается кристаллический налет, образующийся из-за конденсации паров As303. Кристаллы легко отделяются от поверхности. Исследование иммерсионным методом показало, что кристаллы имеют высокое двойное лучепреломление и неоднородное погасание. Наименьший показатель преломления равен 1,87 (клодетит). Наиболее благоприятный температурный интервал осветления стекла без возникновения кристаллов лежит в пределах 300—350° С.
Химическая устойчивость стеклообразной трехокиси мышьяка чрезвычайно низка. Выдерживание в течение 3—5 мин в воде приводит к явно выраженным признакам растворения — появлению полировочных царапин и углублению их до трещин; в дальнейшем стекло растворяется полностью*. Отполировать образцы можно лишь на обезвоженном керосине.
Стеклообразная трехокись мышьяка пропускает свет видимой области от 280 нм. Заметные спады пропускания при 370 и 430 нм свидетельствуют о наличии примесей, поглощающих в этой области. В инфракрасном диапазоне стекло прозрачно до 6 мкм и имеет сильную полосу поглощения воды при 2,7—2,9 мкм
* Химическая устойчивость определялась Т. М. Макаровой.
199
Таблица 1
Плотность и оптические постоянные свинцовоарсенитных стекол
РЬО, мол. °0 Плотность, г/см' Мольный объем, см! Оптические постоянные
ПР nD пс nF~nC V
10 4,253 47,12 1,8640
15 4,424 45,58 1,8872 1,9037 1,9473 0,0601 15,0
20 4,622 43,90 — —
25 4,718 43,28 1,9162 1,9275 — — —
Таблица 2
Вязкость стекол системы Pbo—As203 в интервале размягчения
РЬО, Значения логарифмов вязкости
мол. % 16* 13 12 11 10 9 8 7
10 125,6 155,3 166,2 177,6 189,6 206,5 227,7 250,5
15 120,6 156,6 170,1 184,3 199,9 216,4 234,0 253,2
20 133,4 168,2 180,8 194,8 209,2 225,1 241,4 259,7
25 144,7 177,1 188,8 201,5 214,7 229,7 245,8 263,1
* Значения температуры при lg Л = 16 полу чены экстраполяцией.
(пропускание падает до 0 в толщине 2,2 мм несмотря на синтез стекла в вакууме).
Плотность, измеренная методом гидростатического взвешивания в толуоле, составляет 3,738 г,см3. Результаты измерения вязкости в интервале температур размягчения следующие:
