В самом общем виде связь между структурой пористых и исходных стекол проявляется в том, что из однородных или неликвирующих стекол получаются во всех случаях только очень тонкопористые стекла, а из ликвирующих стекол образуются пористые стекла с порами в десятки и сотни ангстрем. Более непосредственное выражение эта связь находит в закономерных изменениях параметров структуры пористых стекол в зависимости от состава и особенно от условий термической обработки исходного стекла. Из изотерм следует, что по мере понижения температуры термообработки исходного стекла от 700 до 550° объемы и радиусы пор пористых стекол увеличиваются, а их удельная поверхность падает, что можно объяснить изменениями в составе фаз ликвирующего стекла при термообработке. Действительно, в соответствии с имеющимися данными о форме купола подликвидусной ликвации в системе Na20 — В203-Si02, при понижении температуры от критической до 550° содержание В203 и Na20 в боратной фазе должно возрастать, а содержание Si02 — уменьшаться.

Поскольку при обработке НС1 ликвирующих натриевоборосиликатных стекол В203 и Na20 переходят в раствор преимущественно из боратной фазы, то объемы пор пористых стекол и их размеры должны расти вместе с увеличением содержания этих компонентов в боратной фазе, что, и наблюдается для области температур 700-550°. Наблюдающееся уменьшение удельной поверхности пор непосредственно связано с ростом радиусов пор. Однако размеры пор в пористом стекле и их удельная поверхность в значительной степени зависят и от содержания Si02 в боратной фазе, поскольку поры, определяемые из адсорбционных изотерм, представляют собой пустоты, образованные между частицами высокодисперсного гидратированного кремнезема, выделяющегося после разрушения кислотой боратной фазы внутри полостей губчатой кремнеземной матрицы (кремнеземной фазы). Вследствие этого скелет таких пористых стекол имеет бидис-персное строение, а структура тонких пор внутри полостей кремнеземной матрицы обнаруживает зависимость также и от условий выщелачивания, по разному проявляющуюся в разных случаях. Благодаря наличию высокодисперсного Si02 в полостях губчатого скелета кремнеземной фазы структура этого скелета оказывается замаскированной и ее изменения в процессе термообработки непосредственно не проявляются на изотермах адсорбции, определяемых на пористых стеклах, получаемых кислотной обработкой.

Этот высокодисперсный кремнезем может быть удален путем дополнительной обработки пористого стекла щелочью. Получающееся при этом макропористое стекло представляет собой уже непосредственно губчатый остов кремнеземной фазы исходного ликвирующего» стекла, а объем пор макропористого стекла отвечает объему боратной фазы. Исследования изменений в структуре макропористых стекол в зависимости от условий термообработки исходного ликвирующего стекла позволяют проследить за изменениями объемных соотношений боратной и кремнеземной фаз, степени дисперсности и характера их взаимного распределения при разных температурах.

Адсорбционными исследованиями пористых стекол было выявлено неоднородное строение натриевоборосиликатных стекол, закаленных от температур, лежащих выше купола ликвации, и не проявляющих каких-либо видимых признаков опалесценции. Очевидно, процесс фазового разделения успевает существенно развиться уже за то короткое время, в течение которого охлаждающееся стекло проходит температурную область купола ликвации. По своему строению такие пористые стекла принципиально не отличаются от пористых стекол, получающихся из опалесцирующих натриевоборосиликатных стекол, а отличаются лишь по размерам полостей в остове кремнеземной фазы.

При введении Al2Os в малощелочные натриевоборосиликат-ные стекла в количествах, эквивалентных содержанию Na20, стекла теряют способность к опалесценции, но не теряют способности выщелачиваться с образованием пористого стекла, а в некоторых случаях даже приобретают такую способность. При этом гомогенизация исходного стекла находит соответствующее отражение в структуре пористых стекол. Таким образом, в структуре скелета кремнезема пористых стекол, получаемых из ликвирующих натриевоборосиликатных стекол, непосредственно отражаются изменения в ликвационной структуре исходного стекла.

Существенно иначе формируется структура пористых стекол, получаемых при обработке растворами кислот однородных щелочносиликатных стекол. В этом случае поры в стекле образуются в результате обмена щелочных катионов, находящихся в пустотах кремнекисло-родной сетки стекла, на несравнимо меньшие по размерам протоны: Объемы пор таких пористых стекол, определяемые по изотермам адсорбции, растут с увеличением содержания щелочного окисла и ионного радиуса катиона. Аналогичные зависимости объема пор от содержания щелочного окисла получены и для калиевосиликатных стекол.

Молекулярно-ситовые свойства пористых стекол, получаемых из щелочносиликатных стекол, свидетельствуют о наличии в таких пористых стеклах только очень тонких пор, размеры которых сравнимы с размерами простых молекул. Из результатов определения содержания общей и структурной воды в пористых стеклах следует, что не ионы гидроксония Н30+, а именно протоны Н+ замещают щелочные катионы в стекле. Из этих же результатов следует вывод о том, что химические и структурные изменения в щелочносиликатных стеклах в процессе их выщелачивания не ограничиваются только ионным обменом, но сопровождаются синтезом воды за счет кислорода стекла в результате реакции конденсации (дегидроксилирования).

Образование пористых стекол в результате обработки НС1 стекол системы PbO-Si02 происходит также по ионообменному механизму и сопровождается, по-видимому, аналогичными процессами. Объемы пор пористых стекол, получаемых при обработке растворами кислот или водой стекол системы В203-Si02, закономерно изменяются с изменением содержания В203 в стекле. При этом структура пористого стекла не зависит от того, было ли оно получено в результате обработки кислотой или водой.

Диаметры пор этих пористых стекол составляют около и имеют тенденцию увеличиваться с ростом содержания В203 в стекле. Эти обстоятельства свидетельствуют о том, что образование пористого стекла не сопровождается сколько-нибудь существенной перестройкой структуры кремнекислородной сетки исходного стекла, и что поры в этом случае образуются в результате разрушения обособленной сетки связей в последнем. Геометрия этой сетки практически не изменяется при термической обработке, что следует из отсутствия какой-либо чувствительности структуры пористых стекол, получаемых из стекол системы В203-Si02, к термообработке.