Vidrios del sistema LÍ2O-SÍO2 preparados por la técnica sol-gel

H
1 /
0 0
1 1
Si S¡^
0 0 0 0
"\^" "\/"
H H
1 1
0 0
1 1
Si Si,
1 1
(a) (b)
Fig. 1 .—Estructuras moleculares presentes en un gel de sílice pura según
Wood y col. (30).
peratura. Sin embargo, el primer armónico de los O-H de
los silanoles libres aislados (fig. 7a) aumenta a 500°C a consecuencia
de la liberación de las moléculas de agua adsorbida
de las estructuras de la figura 7b, generando así silanoles
libres. A 800°C, después de la condensación de los silanoles,
la banda de 7.300 cm-i disminuye su intensidad, aunque
no desaparece totalmente ya que dichos grupos
permanecen generalmente en los vidrios obtenidos a partir
de geles hasta temperaturas elevadas (35). Finalmente, las
bandas que aparecen a 4.545 y 4.425 cm-i también disminuyen
su intensidad con la temperatura.
En cuanto al efecto de la composición de las muestras sobre
la evolución térmica del agua, en los correspondientes
espectros de IR próximo se pudo observar que al aumentar
el contenido de LÍ2O, es mayor la pérdida de agua adsorbida
entre 200 y 500°C. En el intervalo de 500 a 800°C,
sin embargo, la evolución de las bandas es más parecida para
todas las muestras. Las bandas a 7.300 cm-i (silanoles
libres aislados), 4.545 y 4.425 cm-i (silanoles libres o ligados
a agua) son más intensas para la muestra más rica en
sflice (5.1). Esta situación hace suponer que cuanto mayor
es el contenido de SÍO2, más grupos silanoles libres se han
formado y que la eliminación del agua enlazada por puentes
de hidrógeno a los silanoles, se produce más difícilmente
o a temperaturas algo superiores. Como ya se ha indicado
en el apartado 3.1, la eliminación de grupos silanoles por
una reacción de condensación (fig. 2) viene favorecida por
el LÍ2O; de modo que al aumentar su proporción, los picos
endotérmicos que se producen en los respectivos diagramas
de ATD son más intensos. La presencia de los iones Li^ da
lugar a una red de sflice más discontinua, con un mayor número
de oxígenos no puente, que puede favorecer la eliminación
del agua adsorbida físicamente y la reducción de
silanoles libres. Por otro lado, en la figura 3, puede observarse
claramente cómo las muestras más ricas en LÍ2O experimentan
mayores pérdidas de peso alrededor de 500°C,
debido a una mayor eliminación de agua.
3.3. Dilatometría
En la figura 8 se muestran los porcentajes de contracción
lineal de los geles frente a la temperatura, calculados a partir
de las curvas de dilatación. En las curvas obtenidas puede
apreciarse una primera contracción especialmente acusada
entre 370 y 50Ö°C, aproximadamente. Esta primera contracción
se relaciona con la pérdida del agua estructural. Posteriormente
se produce una segunda contracción en las muestras,
cuyo hábito depende de la composición de las mismas.
174
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.O1
-2.5
-3.0-
-3.5
-4.0
-4.5
M. A. VILLEGAS, J. M. FERNANDEZ NAVARRO
120 220 320 420 520 620
T(»C)
720 820 920 1020
''*"*''"'*V.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 h
520 620
T(C)
Fig. %.—Porcentajes de contracción lineal de las muestras preparadas frente
a la temperatura de calentamiento.
En el caso de aquéllas más ricas en sflice (5.1 y 5.2), la
contracción es progresiva, si bien el gel 5.2 presenta entre
500 y 670°C una estabüización. Dicha estabilización es más
notoria en las muestras de mayor contenido de LÍ2O (5.3 y
5.4) y se produce tras la primera contracción, extendiéndose
desde 470°C hasta 840°C. En los geles 5.3 y 5.4, a partir
de esta temperatura, se produce la segunda contracción
de un modo más brusco que en el caso de las muestras más
ricas en sflice.
5.2
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. YOL. 28 - NUM. 3