Особенности химии газообразования при одностадийном синтезе пеностекла из гидроксида и нитрата натрия

Рассмотрены вопросы газообразования при одностадийном синтезе силикатного пеностекла из нетрадиционных для стекловарения соединений натрия – гидроксида и нитрата. Методом синхронного термического анализа, совмещенного с масс-спектроскопией, выявлены отличия при силикатообразовании. Гидроксогруппы можно рассматривать как основу для газообразования при синтезе ячеистых стекол из аморфного оксида кремния и гидроксида натрия, а нитрогруппы – при синтезе ячеистых стекол из аморфного оксида кремния и нитрата натрия. Определено, что газообразование при синтезе силикатного стекла из гидроксида или нитрата натрия и аморфного оксида кремния может быть использовано для одностадийного вспенивания композиции и получения пеностекла. Добавление в исходную шихту углерода во всех случаях увеличивает объем образующихся газов за счет окисления углерода. На основании анализа масс-спектров газообразных продуктов сделаны выводы о составе образующихся газов при наличии в композиции углерода. В случае образования силикатов из гидроксида углерод окисляется парами воды до оксидов углерода. При синтезе стекла из нитратов оксид азота (II) восстанавливается до оксида азота (I). Получаемые ячеистые материалы при отсутствии углерода или его малом содержании имеют белый цвет, что расширяет области использования изделий на практике и допускает их применение в качестве облицовочно-теплоизоляционных материалов.

Я.И. ВАЙСМАН¹, д-р мед. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
Ю.А. КЕТОВ¹, магистр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
В.С. КОРЗАНОВ², канд. хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
М.П. КРАСНОВСКИХ_², магистр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29)
² Пермский государственный национальный исследовательский университет (614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15)

1. Химическая технология стекла и ситаллов / Под ред. Н.М. Павлушкина М.: Стройиздат, 1983. 360 с.
2. Кетов А.А., Корзанов В.С., Красновских М.П. Особенности химии газообразования при одностадийном синтезе пеностекла из карбоната и сульфата натрия // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 27–31.
3. Технология стекла / Под ред. И.И. Китайгородского М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961. 621 c.
4. Hrma P., Marcial J., Swearingen K.J., Henager S.H., Schweiger M.J., TeGrotenhuis N.E. Conversion of batch to molten glass, II: Dissolution of quartz particles // Journal of Non-Crystalline Solids. 2011. Vol. 357. Iss. 3, pp. 820–828.
5. Henager S.H., Hrma P., Swearingen K.J., Schweiger M.J., Marcial J., TeGrotenhuis N.E. Conversion of batch to molten glass, I: Volume expansion // Journal of Non-Crystalline Solids. 2011. Vol. 357. Iss. 3, pp. 829–835.
6. Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. Минск: Наука и техника, 1972. С. 209–211.
7. Ketov A. Glass cullet: a hard way for cellular glass from useless waste. OmniScriptum GmbH & Co. 2017. 61 p.
8. Вайсман Я.И., Кетов А.А., Кетов Ю.А., Молочко Р.А. Эффект окисления углерода парами воды при гидратном механизме газообразования при получении ячеистого стекла // Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88. Вып. 3. С. 375–378.
9. Vaisman I., Ketov A., Ketov I. Cellular glass obtained from non-powder preforms by foaming with steam // Ceramics International. 2016. No. 42, pp. 15261–15268.
10. Бобкова Н.М., Трусова Е.Е. Строение сульфатсодержащих стекол и структурное состояние групп SO3 в них // Стекло и керамика. 2017. № 5. С. 7–11.
11. Qiang Guo, Tao Wang. Study on preparation and thermal properties of sodium nitrate/silica composite as shape-stabilized phase change material // Thermochimica Acta. 2015. Vol. 613, pp. 66–70. https://doi.org/10.1016/j.tca.2015.05.023
12. Adams L.A., Essien E.R., Adesalu A.T., Julius M.L. Bioactive glass 45S5 from diatom biosilica // Journal of Science: Advanced Materials and Devices. 2017. Vol. 2. Iss. 4, pp. 476–482. https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2017.09.002
13. Patent US 11798976. Closed-cell foam silica. Huston A.L, Justus B.I. Declared 18.05.2007. Published 20.11.2008.
14. Гусаченко Е.И., Кислов М.Б., Стесик Л.Н., Крестинин А.В. Особенности кинетики окисления однослойных углеродных нанотрубок водяным паром // Химическая физика. 2015. Т. 34. № 4. С. 92–98.
15. Кетов А.А. Перспективы пеностекла в жилищном строительстве // Строительные материалы. 2016. № 3. С. 79–81.