Способ получения фосфатного связующего

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО СВЯЗУЮЩЕГО путем перемешивания при нагревании металлсодержащего соединения , с фосфорной КИ1СЛОТОЙ при их молярном соотношении 1:0,9-1,1, отличающийся тем, что, с целью увеличения предкристаллиза:ционного периода связующего и прочности изделий на его основе при снижении температуры их отверзкдения, в качестве металлсодержащего соединения вводят хлорид хрома или гидроокись хрома с соляной кислотой в соотношении Сг(ОН)2: НС2, равном 1:1,2-1,4j или хлорид и Гидроокись хрома, а взаимодействие осуществляют при бО-ПО С. (Л

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 4259 A

3(59 С 04 В 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3461588/29-33 .(22) 28.06.82 (46) 07,04.84; Бюл. Ф 13 (72) Т.Е.Голдар, M.È.Кузьменков и В.В.Печковский (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. С Л. Кирова (53) 666.946(088.8) (56) 1 ° Голынко-Вольфсон С.Л. и др.

Химические основы технологии и применения фосфатных связок и покрытий. Л., "Химия", 1968, с. 58-6 1.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 715541, кл. С 04 В 29/00, 1978. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО

СВЯЗУЮЩЕГО путем перемешивания при нагревании металлсодержащего соединения, с фосфорной кислотой при их мо лярном соотношении 1:0,9-1, 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения предкристаллиза:ционного периода связующего и прочности изделий на его основе при, снижении температуры их отверждения, в качестье металлсодержащего> соединения вводят хлорид хрома или гидроокись хрома с соляной кислотой в соотношении Сг(ОН)3 . НС2, равном

1: 1,2-1,4> или хлорид и гидроокись хрома, а взаимодействие осуществляют. при 60-110 С.

84259

1 10

Изобретение относится к производству фосфорсодержащих соединений и может быть использовано при изготовлении высокопрочных огнеупорных изделий с пониженной температурой отверждения.

Известен способ получения фосфатного связующего путем взаимодействия окисей или гидроокисей металлов с фосфорной кислотой при молярном соотношении М203: Р 05 = 1:2,3-5(13

Недостатками этого способа являются высокая кислотность и небольшой предкристаллизационный перибд связующих, низкая механическая прочность и высокая температура отверждения материалов, полученных на их основе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфатного связующего путем постадийного смешивания фосфорной кислоты и алюминийсодержащего компонента при нагревании, причем сначала смешивают часть фосфорной кислоты концентрацией 40-90Х и хлористый алюминий при их молярном соотношении i:0,9-1,1, а затем вводят оставшуюся часть фосфорной кислоты и гидрат окиси алюминия при их молярном. соотношении 0,9: 1, 1. Всю смесь перемешивают 10-15 мин при

70-100 С (2 ).

Недостатком этого способа являются небольшой предкристаллизационный период связующего (108 сут), относительно низкая прочность (6„>,-=

= 36,6 МПа) и высокая температура отверждения (300 С) полученных материалов.

Цель изобретения — увеличение предкристаллизационного периода связующего и прочности изделий на его основе при снижении температуры их отверждения.

Цель достигается тем, что согласно способу получения фосфатного связующего путем перемешивания при нагревании металлсодержащего соединения с фосфорной кислотой при их молярном соотношении 1;0 9-1, 1, в качестве металлсодержащего соединения вводят хлорид хрома или гидроокись хрома с соляной кислотой в соотношении Сг(ОН)3 . HC7, равном 1:1,21,4, или хлорид и гидроокись хрома, а взаимодействие осуществляют при

60-110 С.

1,0

2

Температура .синтеза 60-110 С обусловлена необходимостью упаривания раствора при кипении для получения вязкого связующего.

Использование хлорида и гидроокиси хрома в качестве металлсодержащего компонента позволяет увеличить предкристаллизационный период связующего до одного года, а также повысить прочность при сжатии огнеупорных материалов на его основе до

78 МПа при снижении температуры отверждения до 150 С. Наличие этих свойств у хромхлорфосфатйого связующего (ХХФС) объясняется. комплексообразующим действием ионов хрома в растворе и существованием аморфной фазы в продуктах термообработки связующего в широком интервале температур (20-900 С), что способствует увеличению прочности материалов на его основе.

Кроме того, материалы на основе ХХФС характеризуются огнеупорностью более 1700 С и приобретают водостойкость после термообработки в течение 2 ч при 80 С или выдержки о о в течение двух недель при 20 С. Материалы, приготовленные с использованием связующего, полученного по звестному способу, приобретают воостойкость после термообработки при 160 С в течение 6 ч.

Пример 1. К 266,4 r гекса-: гидрата хлорного хрома приливают при перемешивании 60 мл воды и

68 мл 85,3X-ной ортофосфорной кислоты, . что соответствует молярному соотношению

CrC13 6H O : H PO равному 1:1 и выдерживают при О С в течение 10 мин до образования прозрачного раствора.

Вязкую жидкость зеленого цвета ки- . пятят при 109-110 С в течение 20 мин о до получения раствора плотностью

1,65 10 кг/м3. Связующее представляет собой 52Х-ный водный раствор хлорфосфата хрома и содержит пятиокись фосфора и окись хрома в молярном соотношении, равном 1:1. Предкристаллизационный период полученного связующего более 12 мес.

Для оценки прочностных свойств из смеси оптимального по прочностным показателям состава на основе полученного связующего (10 мас.Х), воды (10 мас.Ж) и электрокорунда M-5 (80 мас.X) методом отливки готовят образцы 10х10х10 мм, которые подз 1084 вергают тепловой обработке по следующему режиму: сушка при 50 С вЂ” 2 ч, нагрев до 100 С вЂ” 2 ч, вьдержка

0 при 100 С вЂ” 24 ч, нагрев до 150 С2 ч, вьдержка при 150 С вЂ” З.ч. Предел прочности образцов при статичес.ком сжатии равен 70,7 МПа.

Пример 2. 139 г дигидрата гидроокиси хрома, измельченного до размера частиц < 0,5 мм, добавля- 10 ют при перемешивании к нагретой до

60 С смеси 103, 1 мл 60 -ной Н Р04 и 110,9 мл 36,6 -ной НСf, что соответствует молярному соотношению

Cr(0Н) 2H20: Н>РО+ . НС1 равному 1:0,9:1,4. Затем смесь нагревают до кипения и перемешивают при 104105 С в течение 25 мин до получения вязкого раствора плотностью 1,61 х х 10 кг/м . Связующее представляет ур собой 50Х-ный водный раствор хлор.— фосфата хрома и содержит пятиокись фосфора и окись хрома в молярном соотношении, равном ж1:1. Предкристаллизационный период полученного 25 связующего более 12 мес. Предел прочности образцов при статистическом сжатии 77,2 ИПа.

П,р и м е р 3. То же, что в прймере 2, но гидроокись хрома измельчают до размера частиц (0,1 мм и реагенты берут в малярном соотношении Cr(OH)3 2Н20: НэРО+ . HCX равному 1:1,1:1,2. Предкристаллиза, ционный период связующего более

12 мес. Предел прочности образцов при статическом сжатии 78,0 MIIa. Пример 4. То же, что в примере 2, но гидроокись хрома измельчают до размера частиц <0,25 мм и реагенты берут s молярном соотношении Cr(OH) "2Н20 : Н Р0,1 . HCl равному 1:1:1,3. Предкристаллизационный.период связующего более 12 мес.

Предел прочности образцов при статическом сжатии 77 8 МПа.

Пример 5. К 266,4 r гексагидрата хлорного хрома приливают

160 wx вод и 68 wx 85,3Х-ной НЗРОФ что соответствует молярному соотношению Crc13 6Н О : НзРО, = 1:1, и перео мешивают в течение 10 мин при 60 .С .

259 4 до образования прозрачного раствора.

Затем добавляют 68 мп 85,3 -ной Н PO и l39 r дигидрата гидроокиси хрома, что соответствует молярному отношению Сг(ОН) 2Н О . Н РΠ— 1:1.

После растворейия гидроокиси хрома связующее кипятят при I06-107 С в течение 15 мин до получения раствора плотностью 1,64 г/см . Связующее

9 представляет собой 52Х-ный раствор хлорфосфата хрома и содержит пятиокись фосфора и окись хрома в молярном соотношении, равном 1:1. Предкристаллизационный период полученного связующего более 12 мес. Предел прочности образцов при статическом сжатии 75,8 MIIa.

Сопоставительный анализ предлагаемого и известных способов приведен в таблице.

Как следует иэ приведенных данных, по предлагаемому способу получают фосфатное связующее с предкристаллиэационным периодом более 12 мес, что в 3,43 раза больше, чем для связующего, полученного по известному способу. Использование связующего, полученного по предлагаемому способу, в составе нагревостойких композиционных материалов позволяет на 12-24Х увеличить их прочность по сравнению с прототипом. Температура отверждения материалов огнеупорностью более о

1700 С и длительность выдержки при конечной температуре термообработки в два раза ниже, чем с использованием связующего, полученного по известному способу, а водостойкость материалы могут приобретать после длительной вьдержки при комнатной температуре.

Использование предлагаемого способа получения фосфатного связующего позволит получить положительный экономический эффект за счет снижения температуры отверждения материалов, расширения области применения связующих для создания материалов, обладающих высокой прочностью и огнеупорностью.

1084259

Примеры

3 4 j 5

Условия синтеза н характеристика продукта

1

Прототип

Температура синтеза, С

60-110 60-105 60-105 60-105 60-107 70-100

Время синтеза, мин

25

30

30 30

Плотность связующего, кг/м х

10.-3

1,62

1,64

1,58

1,61 1,62

1,65

Молярное соотноР2 О . M203 в связующем

Предкристаллизационный период, мес..

3,5

Более 12

Температура отверждения о образцов, С

300

150

Время выдержки при конечной температуре, ч

Предел прочности при статическом сжатии, МПа

62,9

77,8

75,8

77,2

70,7

78,0

Составитель О.Моторина

Техред М. Надь . Корректор А. Ференц

Редактор Л.Авраменко

Заказ 1916/17 Тираж 606

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Соотношение реа- CrC1 6H О: гентов : Н РО.

Cr (0H)> х х 2К20:

: HZ1O<

HCl

= 1:0,9:

1,4

Cr (0H)>" Cr (ОН)з х х 2Н20: х 2Н20

3 4 3 +

НС1 = : HC1

1:1,1: = 1:1:1,3

1,2

Cr С 1З 6Н 20:

:Сг(ОН) х х 2Н20

Н РО =

1:1:2

А1С13 ° 6Н20:

Al(OH) .

Н РО

1:1:2