Вяжущее

 

ВЯЖУЩЕЕ, включающее ортофосфорную кислоту и наполнитель, отличающееся тем, что, с целью увеличения кислотостойкости при и электропроводности при 400-500°С, оно содержит в качестве наполнителя карбонитрид титана с удельной поверхностью 2026 при следующем соотношении компонентов, мас.%: . Ортофосфорная кислота35-45 Карбонитрид титана с удельной поверхностью 20-26 55-65 СП С х ,5 to Од

г

09) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д) 4 С 04 В 28/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

55-65

Ю

Ю

- b4

С5

«4 (21) 3775575/29-33 (22) 27.07.84 (46) 30.12.85. Бюл. )) 48 (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. С. M. Кирова. (72) Д. И. Медведев, В. Н. Яглов и Н. П. Шишко (53) 666.973..6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 522158, кл. С 04 В 29/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 827454, кл. С 04 В 29/02, 1979; (54)(57) ВЯЖУЩЕЕ, включающее орТофосфорную кислоту и наполнитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения кислотостойкости при 100 С и электропроводности при 400-500 С, оно содержит в качестве наполнителя карбонитрид титана с удельной поверхностью 2026 м /т при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота 35-45

Карбонитрид титана с удельной поверхностью 20-26 м /г!

Изобретение относится к жаропрочным, кислотоупорным цементам и может быть использовано в технике высоких температур в различных областях народного хозяйства: в химической промышленности, металлургии, материаловедении.

Цель изобретения — увеличение кислотостойкости при 100 С и элеко тропроводности при 400-500 С.

Карбонитрид титана представляет собой однофазный твердый раствор

TiCо о 5 Ч îg о ° который обладает о, - о, 5 ° о, — о, ° лучшими индивидуальными свойствами карбида (T i C ) и нитрида титана (T iN) . Для него, например, характерны лучшая пластичность и более высокая элек тропроводно с ть нитрида, но более высокая твердость и кисло тос тойко сть карбида . Однако на основе Н Р0 и кристаллического к рупнодиспе р сно г о (S q*, — О, 05

О, 1 м / г ) к ар бонитрида титана, 2. обладающего высокой химической устойчивостью к жидким агрессивным средам, а также электропроводностью (=50 10 Ом-см), нельзя получить

-6 вяжущее с электроповодящими свойствами даже при большом соотношении

Т/Ж=4, так как пористость композиции достигает 30-40, а удельное электросопротивление Р= 10 Ом;м. Зф5 фект твердения наблюдается только при использовании ультрадисперсного карбонитрида титана, кристаллическая решетка которого находится в активированном состоянии, что обусловливает его повышенную реакционную активность. Степень разложения крупнодисперсного карбонитрида титана, например, в концентрированной Н РО,1. в течение 1 ч при кипячении (1-170 С), составляет 0,1-0,!5%, в то время как ультрадисперсный карбонитрид титана в аналогичных условиях разлагается на 30-40 . Поэтому в вяжущей системе при наличии стестенных условий в результате химического взаимодействия твердое-жидкое образуются новые соединения, представляющие собою аморфные гидрофосфаты титана переменного состава, которые цементируют непрореагировавшие частицы TiCN в монолит, обеспечивая о тем самым уменьшение пористости це-. мента, возрастание электропроводящих свойств и высокую химическую устойчивость, характерную для крупноразмерных частиц TiCN. Таким обрадающего как высокой электропроводностью и химической стойкостью, так и термоцикличностью, и жаростойкостью.

Увеличение степени дисперсности карбонитрида титана (до 20-26 м /r) а приводит не только к увеличению активности вяжущей системы (положительный фактор), но и сопровождается уменьшением расхода электропроводящего наполнителя, а следовательно, 10

f5 возрастанием. количества жидкости затворения. Увеличение степени дисперсности до определенного предела

SzÄ.(26 м /г) способствует, кроме того, улучшению физико-химических свойств цемента. Однако при увеличении Б > 26 м2/г удельное электросопротивление цемента возрастает (отрицательный фактор ). Поэтому для синтеза цемента, обладающего максимально высокими свойствами, необходимо использовать ультрадисперсный

30 карбонитрид титана с удельной поверхностью 20 — 26 м /г, преимущественно

20-22 м /r.

Изобретение позволяет получать электропроводящий коррозионностойкий цемент при невысоких температурах тепловой обработки.

Ранее ультрадисперсный карбонитрид титана для указанных целей не использовался.

Электропроводящий цемент получают методом пластичного формирования из теста нормальной густоты следу ющим образом.

Определенное количество (20 r) карбонитрида титана с S >< — 2026 м /r (55-65 ) порционйо затворяют концентрированной ортофосфорной кислотой (d 1,70)до получения пластичной массы.

Расходы кислоты составляют 10,816,4 г (35-45 мас. ). Массовое соотношение. TiCN/Ð 05составляет 2,0-3,0.

Приготовленную массу укладывают во фторпластовые. формы 10 х 10 х 10 мм и подвергают тепловой обработке до

55 300-350 С при скорости подъема температуры не более 20 град/ч.

После достижения заданных температур систему охлаждают до комнатной

01267

2 зом, использование ультрадисперсного карбонитрида титана позволяет осу;ществить твердение вяжущей системы, в то время как конечные свойства затвердевшего цементного камня характеризуются свойствами исходного монолитного карбонитрида титана, облаз температуры, извлекают образцы-кубики и исследуют физико-химические свойства затвердевшего цемента.

0,01

0,11

0,15

Пример 1.. Для получения токолроводящего цемента берут 20 г (65,0X) карбонитрида титана ($ .26 м /г), затворяют путем перемешивания в 10,8 г (357) концентрированной ортофосфорной кислоты (d 1,70) до получения пластичной массы. Тщательно перемешанную массу в соотношении TiCN/P20 =0,3 укладывают во фторпластовые формы и подвергают термообработке до

300 С со скоростью 20 град/ч.

После естественного охлаждения системы образцы озвлекают из форм и исследуют их физико-химические свойства.

Удельное электросопротивление цемента, Ом.м 2 10

Потери массы образца в водной вытяжке при

100 С, Ж 2,0

Потери массы образца в кислотной вытяжке, Е

НС3 при 20 С

HCE при 100 С

Н РО4 при 100 С

Количество термоциклов (500-20 С) 10

Рабочая темпера- тура, С 600

1201267

20

30

Остальные примеры характеризу.. ющие сущность изобретения, представлены в табл. !.

Из данных табл. видно, что в рассматриваемом температурном интервале 300-350 С (примеры 1 - 6) при соблюдении рекомендуемых соотношений исходных компонентов и дисперсности порошковой составляющей могут быть получены цементы, обладающие высоким комплексом свойств: удельным электросопротивлением р 1О - 1О 40м.м (при 500 С) и р 10 Ом.м (при 600 С); кислотостойкостью и термоцикличностью (5-10). Повышение температуры термообработки (пример 7) не приводит к улучшению свойств, а увеличивает энергоэатраты при синтезе цементов.

Несоблюденйе оптимальных условий ухудшает свойства цементного камня.

Так, например, увеличение удельной поверхности(8 „ ) TiCN до 30-33 м /г (примеры 9 и 10) и снижение температуры термообработки (пример 10) характеризуется возрастанием количества связующего (кислоты) и уменьшением электропроводящих свойств и химической устойчивости.

Уменьшение S yp. до 15 м /г (примеры 9 и 10) также неблагоприятно сказывается на свойствах цемента.

Технико-экономическая эффективность изобретения по сравнению с прототипом представлена в табл. 2.

l20i267

СЪ

Ва о бСЪ О

° ° о

° С«

° С °

МЮ

В В оо

Е СЧ Е

СЧ Л

В В В ь о о фм

Ф В о о аО

С«4

° «В о о

О, СЧ

СЧ

° «В о о бСЪ ФС

° «« СЧ

В В о о

СЧ»O

1 «« оо

1 ф оо

1 В оо .Ь

1 о си v о аС а

2 к бС 14

О Са оо и С«4 эо

СЧ о

1 1 о о о

«О ф

СЧ

Ф 1 о.о

С«Ъ

О о м о

1 о о

1 о

1 о о

СС

Ch, С 4 I о аС е4 ь

СЧ

° С

О

° О

° Р о о

СС о

° ° м о

СС Ч

Ва СЧ

Ч

1 о

ЧЪ ббб о л

С4

1 О ббЪ

O СО б«1 о

ВЪ о ф

° о в

О в г.

О

° ° ббЪ аА

° бЪ о

Ч

О е о, СО

Ч»

О

СЪ

1 1

О О

° °

Ф СО

С4

О

an ч

1 о о бЪ

О

С Ъ л

e o

taa б

О а

СО

° бЪ

° 4

О л баЪ

О

С Ъ ббб

О

СЧ

« °

« ° в

1»

IO о б и

СЧ ббЪ

СЧ л

1n !n an

Л В 1

СЧ М

О

В м о

СЧ с

СЧ

С«Ъ, «Ф в

В 1 о

Са4 Л

СЧ

С«4 о бСЪ о

СЧ

СЧ бСЪ

° СЪ ф

В! Ва

° °

1 а °

« ° о

СЧ

«Сб

СЧ CV

° о.

С«4 бСЪ .O an м Ф Ф о 3 о

Я м м

Сб Ой

«C«Ц «С о ж

)5и 1 в3,»

3)5

СС

«/ СС а)1 о 25

«C aO ф о о

В ф ССЪ Е

СЪ В Сб В CO СЧ О О ф ь о о сч . e

1 В 1 1 ° 1 В 1 1 1 1 о о о о о о о o o о о!

Ч

Ф В 1

an О 14 an an О О ф ф

ЧЪ СЪ бСЪ «О бСЪ Е ф 3 бСЪ Е бСЪ ф В

В В В о î cc co.С! ССЪ М

14ъ ас4 л ф в N ю

)201267

Таблица 2 7

Расход наполнителя на 1 гНРО

1, 1 1,5 1,2-1,8

Температура отверждения, С с

300-350 300-350

Степень разложения вяжущего в течение

2 ч, в:

2,2-3,2

2,0-2,5

0,08-0,01 0,05-0;0

0,25-0,48 0,09-0,15

0,64-0,81 0,12-0,26

Удельное электросопротивление, Ом м, при С

1.10" или (5-15 Ом) 300

400

l0

500

1Π— 1О

600

Термоцикличность (500-20 С) 5-10

1-5

Оптовая цена эа

1 кг, руб.

25

Составитель О. Моторина

Редактор Н. Киштулинец Техред A,Войко Корректор A.

Заказ 7921/21 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. О при 100 С

НС1 при 20 С

НС1 при 100 С

Н РО при 100 С (5-8) 10 (1-3) ° 10 (2-4) 10 (2-6) -10.