Метафосфат сурьмы полимерной структуры и способ его получения
1. Метафосфат сурьмы полимерной структуры формулы Sb( где h больше 3, в. кач.естве компонента шихты в производстве оптических стекол. 2. Способ получения метафосфата сурьмы полимерной структуры формулы 5Ь(РО)зТ ,где rt-больше 3, заключающийся в термической обработке сначала при 180-200 с 4-6 ч, затем при 440-470 С 2-4 ч смеси однозамещенного или двузамещенного фосфата аммония с оксидом или хлоридом сурьмы в присутствии нитрата аммония при массовом соотношении компонентов в пересчете на Р; Sb и N0 (3,15 - 3,5) : 1,0, : (0,18 - 0,40). € сл гto а СП
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3775057/23-26 (22) 27 .07 .84 (46) 07.03.86. Бюл.У 9 (71) Белорусский технологический институт им. С.М.Кирова (72) Н.M.Ñåðãååâà, Л.Н.Урусовская, А.И.Тетеревков, В.В.Андросик и А.Н.Клименкова (53) 661.886.455(088.8) (56) Чудинова Н.Н., Лавров А.В. и Тананаев И.В. Известия АН СССР.
Неорганические материалы, 1972, т.8, 11 11, с.1971 — 1976.
Авторское свидетельство СССР
М 318545, кл. С 01 В 25/26, 1970.
Сергеева Н.М., Кузьменков М.И., Гернега И.Б., Печковский В;В. и Плышевский С.В. Известия АН СССР.
Неорганические материалы, 1982, т.18
11- 12, с.2030-2035.,. SU „„1216150 (54) МЕТАФОСФАТ СУРЬМЫ ПОЛИМЕРНОЙ
СТРУКТУРЫ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) 1. Метафосфат сурьмы полимерной структуры формулы (Sb(PO.) где и больше 3, в качестве компонента шихты в производстве оптических стекол.
2. Способ получения метафосфата сурьмы полимерной структуры формулы (Sb(P0>)>)„,где и -больше 3, заключающийся в термической обработке сначала при 180-200 С 4-6 ч, затем о при 440-470 С 2-4 ч смеси однозаме. щенного или двузамещенного фосфата аммония с оксидом или хлоридом сурьмы в присутствии нитрата аммония при массовом соотношении компонентов в пересчете на P, Sb u NO) (3,15—
3,5) : 1,0 : (0,18 — 0,40).
1 12161
Изобретение относится к метафнсфатам поливалентных металлов, используемых в производстве оптических стекол, а также к способам получения фосфорных солей. 5
Целью изобретения является син тез метафосфата сурьмы полимерной структуры формулы jSb(PO ) j . где П > 3, который используется в качестве шихтного компонента в про- 10 изводстве оптических стекол.
Пример 1. 2,60 r трехокиси сурьмы Sb O тщательно перемешивают с 6,51 г однозамещенного фосфата аммония NH 0,18. Смесь переносят в корундовый тигель и выдерживают в течение 4 ч при 180 С, затем в течение 2 ч при .20 470 С. После окончания термической обработки продукт извлекают иэ тигля и измельчают. Выход метафосфата сурьмы 98Х, содержанке основного вещества 96-99Х. Найдено, Ж (мольное отношение): Р,О 59,2. (3,002); БЪ,О 40,1 (1,0); P 25,9 (3,0002); Sb 33,5 (1,0) (ВЬ(РО )5) „ Вычислено, 7 (мольное отношение : Р О 59,5 (3,0); ЗЬ О) 40,5 (1,0); P 23,0 (3,0); Sb 33,8 (1,0). Метафосфат сурьмы fSb(PO>) j„ представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, гигроскопичное, без запаха. Рентгенометрические данные метафосфата сурьмы приведены в табл.1. Метафосфат сурьмы имеет полимерное 40 строение, что проявляется на хроматограммах образцов ЗЬ(РО ) и их инфракрасных спектрах (табл.2). По данным хроматографии на бумаге метафосфат сурьмы является полимером с числом атомов фосфора 10, величина Rg . высота фронта аниона высота фронта растворителя на хроматограммах R< 0,05, что характерно для фосфатов с числом 50 атомов фосфора в молекуле > 10. В инфракрасном спектре метафосфата сурьмы присутствуют интенсивные разрешенные полосы поглощения с максимума ми 751,774; 994; 1100; 1112; 1158; l29I; 1317 см, соответствующие симметричным и антисимметричным колебаниям группировок РО и РОР.. 50 2 Значения частот поглощения антисимметричных группировок V РОР 994 см и Vopo !219, 1317 см указывают на полимерное строение фосфата. Использование известного способа. получения метафосфата висмута (11) для получения метафосфата сурьмы приводит к образованию смеси ортофосфата сурьмы и элементарной сурьмы и удалению в газовую фазу пятиокиси фосфора, метафосфат сурьмы при таких условиях не образуется. В предлагаемом способе термическую обработку смеси сурьмы и фосфорсодер жащих реагентов проводят в присутствии сильного окислителя — нитрата аммония, который разлагается при о нагревании выше 200 С и создает окислительную атмосферу, препятствующую восстановлению сурьмы до элемен тарного состояния. Термическая обработка смеси сурьма- и фосфорсодержащих реагентов в присутствии окислителя — нитрата аммония с мольным соотношением регаентов P : Sb : NO1= (2,8 — 4,0) : 1,0 : 0,10 — 0)40, позволяет получить метафосфат сурьмы. Использование метафосфата сурьмы в качестве шихтного компонента позволяет упростить технологию получения оптических стекол и улучшить их оптические характеристики. Замена окиси сурьмы и ортофосфорной кислоты (Ш) на метафосфат сурьмы вызывает .уменьшение показателя преломления на 146 ° 10 и увеличение коэффициента дисперсии на 1,9, т.е. введение в стекла метафосфата сурьмы приводит к заметному улучшению оптических характеристик стекол. Кроме того, снижение числа компонентов шихты, т.е. использование метафосфата сурьмы вместо окиси сурьмы и ортофосфорной кислоты, приводит к понижению летучести: фтора из расплава фторфосфатного стекла и более точной регулировке состава оптического стекла, а также способствует улучшению условий труда. Пример 2. 5,18 г треххлорис той сурьмы SbCl> смешивают с 9,87 г двузамещенного фосфата аммония (NH<)< HPO< и 0,75 r нитрата аммония NH 0,3!, переносят в корундовый тигель и выдерживают в течение б ч при 1216150 200 С, затем в течение 4 ч при 450 С. Выход продукта 99X.. Таблица 1 Рентгенометрические данные 1/1о 1 A 1/1о d А 8,42 2,4 1,36 4,3 4,06 8,1 3,06 3,1 2,60 10,0 1,15 1,4 1 2,9 1,08 6,2 1,61 4,1 1,07 4,5 l,4 l,54 7,6 0,98 ° 1,51 2,9 0,93 2,4 0,92 1,9 l 44 0,8 «т» о н и е. d, А — межплоскостные расстояния, выраженные в ангстремах, 1/1О значение интенсивностей рефлексов рентгенограмм по отношению к наибольшему значению интенсивности.. Дрме.ча Таблица 2 Продолжение табл.2 Максимумы частот поглощения в ИК-спектре (Sb(PO ).)„ и их отнесения Значения Отнесенные частот, см к типам колебаний :1014 п. 11000 о.с. Q PO 4> 1ll2 о.с. 1158 с. 1272 п.. 1291 о.ñ. а РОг 682 сл. 751 с. 1317 о.с. 774 с. A,РОР 840 о.сл. 922 п. 1 POP 944 о.с. 457 ср. 5I0 п. 527 с. 635 о.сл. Остальные примеры (3-21) сведены в табл.3. Максимумы частот поглощения в ИК-спектре (5 (РО 1 ) „ и их отнесения Значения Отнесенные -! частот, см к типам колебаний Hp и м е ч а н и е. Характеристики M интенсивностей полос поглощения : о.с.очень сильная, с. — сильная, ср. средняя, сл. — слабая, о.сл. — очень :лабая, и. — плечо. 1216150 Та блица 3 Исходныереагенты Режим получения метафосфата сурьмы Тем- ДлиВыход осYîëüHîå соотношение реагентов Темпетельность NO прокалступени ки II ства, Ж прокалступени, ос ки ос МН Н РО 2,8 450 3 1,0 0,2 190 5bc13 нн4но 4 (БН ) г НРО 2,6 1,0 0,2 190 450 3 5 NH Н I O 3,2 450 4 1,0 О, l 200 Sb O NHÄN0Ä 6 (мн ) НРО 3,2 l,0 0,05 200 450 4 NH H I O 3,6 440 5 10 02 180 (МН )г НРО 4 О 1 О О 2 190 450 3 SbC1 NH)NOg МН НаР0„3,5 450 3 1,0 0,4 170 ФФ Пример, $ь |о НН ИО SbC1 НН,НО, $ъ о NH NO $ь209 NH4No> ратура 1 ки на I ступени, ч пература прокалДлительность прокалки на П ступени, ч новного веще-.! 216150 Продолжение табл.3 Режим получения метафосфата сурьмы Мольное соотношение реагентов Выход осТемпеP Sb МО прокалки .на 1 и II прокал-. ступеступени, ос ки, Ос ни, ч О 4 ZIO 5 450 3 85 450 3 0 3 190 3 О 3 190 7 450 3 Sb 0 Мн4Мо 430 3 0,3 190 5 480 3 0,3 190 5 450 1,5 85 О 3 190 5 45О 4 5 85 Мн 4М Р04 0,4 190 5 11 11 Исходные При- реагенты мер 10 МННАР04 3 5 1 0 SbClg МН4МО 11 (МН4)Х НР04 3,2 1,0 sbcl МН МО 12 (NH ) НРО 3,1 1,0 I3 МН4нгРО 3 1 О зьс1, МН МО 14 NH4H Р04 3,2 I О sbó0 3 МН4МО, 15 МН4Н Р04 3,2 1фо Sbã0ю МН4МО SbCl МН МО ратура 1 ступени Длнтельность ераура роалДлительность прокалки на П ступени, ч ионного веще-. ства, 1216150 Продолжение табл. 3 Исходные реагенты Режим получения метафосфата сурьмы ДлительМольное соотношение реагентов Тем- ДлиВыход осемпетельность ность прокалступени ки на I и II прокалступеступени ч ни С ки, ОС ! 0,2 165 4 17 NH4Í P04 3,2 450 3 1,0. sbCi NH Ю 18 (НН,), РО, 3,2 600 3 0,2 190 5 1,0 19 (NH4) q НРО 3,2 0,3 200 5 1,0 450 3 0,3 НН,МО, 2l NH4Í Р04 3,2 1,0 0,3 330 5 Контрольные примеры, осуществляемые в режиме за выходом указанных интервалов параметров. Составитель Г.Митропольская Редактор Г.Волкова Техред Т.Тулик Корректор Т,Колб Заказ 957/27 Тираж 452 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 99 Пример Sb,0, NH4 ИО Sb 0 ян„яо 1Н4Н Р04 ЗЬС1 sb o 11Н4Н03 ратура 1 ераура роалпрокалки на П ступени, ч новного веще-. ства, Ж
