Создан экономичный способ получения бората кальция для оптимизации производства промышленных материалов
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова разработали простую и экономичную методику получения бората кальция, имеющего широкое применение в качестве добавок при производстве пенокерамики, пигментов и стекол. Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International.
Борат кальция, представляющий собой кальциевую соль борной кислоты, используется в различных отраслях промышленности, например, для производства керамики, эмалей, стекла. Применение этого соединения приводит к снижению температуры обжига керамических пигментов и увеличению яркости их окраски. При производстве стекла и стекловолокна добавки бората кальция позволяют не только снизить температуру плавления, но и улучшить качество стекла (повысить механическую прочность, химическую стойкость, устойчивость к тепловым ударам, улучшить оптические свойства).
Для промышленных применений необходимо, чтобы порошок бората кальция состоял из частиц заданной формы и размера. Это требует создания соответствующих производственных технологий. Коллективу ученых из ИОНХ РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова удалось не только решить эту задачу, но и снизить температуру синтеза боратов кальция.
«Современная химическая промышленность ориентируется на разработку простых и эффективных технологических схем синтеза порошкообразных материалов с заданной гранулометрией, фазовым составом и чистотой. Эта задача может быть достигнута, в том числе, при использовании широко распространенного автоклавного оборудования. Фактически, автоклав – это промышленная «скороварка», в которой под воздействием температуры и давления происходят превращения одних веществ в другие. Варьируя условия обработки, можно получать материалы с заданными свойствами, востребованные современной промышленностью. Для получения порошков боратов кальция со строго контролируемым размером частиц нами впервые был использован нанопорошок оксида кальция (СаО), синтезированный методом сжигания концентрированного водно-углеводного раствора соли кальция. Дальнейшая обработка нанопорошка СаО в растворе борной кислоты при температурах 170–200℃ в течение 12 ч позволила получить частицы бората кальция практически одинаковой формы и размера. Синтез был проведен в автоклаве, поскольку при обычных условиях реакция протекает очень медленно», – рассказала старший научный сотрудник Лаборатории полупроводниковых и диэлектрических материалов ИОНХ РАН, кандидат химических наук Ирина Козерожец.
Разработанная учеными технология может быть использована также для получения других важных соединений, относящихся к классу боратов, в частности бората цинка (используется в качестве антипиренов при производстве пластмасс), боратов калия и стронция (являются компонентами глазурей керамической плитки) и так далее.