Водная алюминиевая паста

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, строительным материалам, в частности к составу газообразователей для производства ячеистого бетона, поризации других неорганических смесей, а также к водным алюминиевым пигментам, применяющимся в лакокрасочной промышленности. Техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности качества водной пасты при хранении и сезонных колебаниях температуры. Водная алюминиевая паста содержит алюминиевую пудру с удельной поверхностью от 10 до 25 тыс.см²/г и водный раствор, содержащий ингибитор коррозии, смачиватели и стабилизаторы при следующем соотношении компонентов, мас.%: пудра алюминиевая 50-70, смачиватель 0,5-1,0, ингибитор коррозии алюминия - гидролизатор 0,5-2,0, стабилизатор-сгуститель 0,5-2,0, вода - остальное. Причем в качестве смачивателя используют оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10, в качестве ингибитора коррозии алюминия - гидрофилизатора - калиевую, натриевую, аммониевую соли хромовой кислоты и/или органические вещества из ряда: сульфонол, сульфитный щелок, лигносульфонаты, а в качестве стабилизатора-сгустителя - коллоиды из ряда: карбоксиметилцеллюлозы, гуммиарабин, желатин, крахмал. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, строительных материалов, в частности к составу газообразователей для производства ячеистого бетона, поризации других неорганических смесей, а также к области водных алюминиевых пигментов, применяющихся в лакокрасочной промышленности.

В промышленности водная алюминиевая паста производится из алюминиевой пудры, представляющей собой алюминиевые частицы чешуйчатой формы, которые получают размолом порошка в шаровых мельницах с добавкой от 0,5 до 4% (от массы алюминия) стеарина.

Основным недостатком такой пудры при ее использовании для получения алюминиевой пасты является ее гидрофобность - несмачиваемость водой частиц алюминия, покрытых стеарином. Для производства водной пасты или водноалюминиевой суспензии в водный раствор необходимо вводить поверхностно-активные вещества, снимающие стеариновые покрытия с поверхности частиц пудры (обычно это моющие средства, мыла и т.п.).

Недостатками пудры являются также ее низкая насыпная плотность (0,15-0,25 г/см³) и пожаро-взрывоопасность.

Известен /1/ газообразователь для ячеистого бетона в виде водной алюминиевой пасты, содержащей, мас.%: Алюминий - 84-94,5 Металлы I-II групп - 2,5-7 Синтетические жирные кислоты фракции C₁₀-C₁₃ - 1-3 Триэтаноламин - 2-6 Недостаток указанного газообразователя состоит в том, что синтетические жирные фракции C₁₀-C₁₃ и триэтаноламин являются дефицитными дорогостоящими материалами, триэтаноламин пожароопасен и имеет экологические ограничения. Кроме того, сильная запассивированность алюминия в такой пудре ограничивает ее использование в качестве газообразователя на строительных комбинатах, применяющих вибро- и ударную технику.

Известна водная алюминиевая паста, включающая в себя 30-80% алюминиевой пудры, 0,1-70% углеводов или многоатомных спиртов, остальное - вода /2/. Однако, такие составляющие не обеспечивают химической стабильности состава, а также равномерного диспергирования частиц пудры в бетонной смеси; при его применении повышается общий расход газообразователя.

Известен состав водной алюминиевой пасты - газообразователя, включающий алюминиевую пудру, сульфонол и воду в соотношении (вес.частей): 1:/0,025-0,05/:0,5-1 /3/ Недостатком этого состава водной пасты является дефицитность сульфонола и недостаточная стабильность пасты при ее длительном хранении.

Наиболее близким аналогом является водная алюминиевая паста, включающая сульфонол, оксиэтилированный алкилфенол и ингибитор из ряда K₂Cr₂O₇, H₃BO₃ сульфитного щелока или уксуснокислого натрия /4/.

Введение в состав водной алюминиевой пасты ингибиторов коррозии алюминия повышает их стабильность, однако не обеспечивает гарантированного исключения возможности взаимодействия алюминиевой пудры с водой при ее длительном хранении.

Технической задачей изобретения является обеспечение стабильности качества водной пасты при хранении и сезонных колебаниях температуры.

Поставленная задача решается тем, что водная алюминиевая паста, содержащая алюминиевую пудру, воду, ингибитор коррозии алюминия - гидрофилизатор и смачиватель, дополнительно содержит стабилизатор-сгуститель при следующем соотношении компонентов, (мас. %): Алюминиевая пудра - 50-70 Смачиватель - 0,5-1,0
Ингибитор коррозии алюминия - гидрофилизатор - 0,5-2,0
Стабилизатор-сгуститель - 0,5-2,0
Вода - Остальное.

Причем, в качестве смачивателя используют оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10, в качестве ингибитора коррозии алюминия -гидрофилизаторы - калиевую, натриевую, аммониевую соли хромовой кислоты - (K, Na, NH₄)Cr₂O₇ и/или органические вещества из ряда - сульфонол, сульфитный щелок, лигносульфоната, а в качестве стабилизатора-сгустителя - коллоиды из ряда карбоксиметилцеллюлозы, гуммиарабик, желатин, крахмал.

Смачиватели обеспечивают растворение жировой пленки (стеарина) с поверхности частиц алюминиевой пудры и равномерное перемешивание пудры в водном растворе, равномерное распределение частиц в объеме водного раствора.

Вступая в сложное взаимодействие со стеарином и стеаратами, находящимися на поверхности частиц алюминия, эти вещества надолго обеспечивают их гидрофильность и устойчивость в водном растворе. ОП7 и ОП10 взаимозаменяемы и могут применяться как раздельно, так и совместно, они выполняют функции смачивателя на первом этапе смешения алюминиевой пудры с водным раствором.

Ингибиторы коррозии алюминия - гидрофилизаторы надежно обеспечивают стабильность водной пасты при ее длительном хранении и колебаниях температуры окружающей среды. Ингибиторами являются соли хромовой кислоты и органические вещества из ряда: сульфонол, лигносульфонаты, сульфитный щелок. Эти вещества придают гидрофильность (смачиваемость водой) частицам пудры. Стабильность водной пасты при ее длительном хранении придают сгустители из ряда коллоидных веществ: карбоксилметилцеллюлоза, гуммиарабик, гуаргам и др., связывающих молекулы воды и снижающих ее реакционную способность.

Примеры исследования состава водной пасты, обосновывающие предложенные пределы концентраций ее компонентов, приведены в таблице.

Содержание пудры в пределах 50-70% обосновано технологическими и экономическими соображениями: снижение содержания пудры ниже 50% невыгодно экономически, т.к. вода в пасте в определенной мере является балластом, не влияющим на ее газообразовательную способность. Повышение содержания пудры выше 70% затруднительно по технологической причине: трудно замешать пудру в водный раствор из-за высокой вязкости (плотности) пасты.

Используют алюминиевую пудру с удельной поверхностью от 10 до 25 тыс. см²/г и водный раствор, содержащий ингибитор коррозии - гидрофобизатор, смачиватель, стабилизатор-сгуститель.

Концентрация смачивателя ОП7(ОП10) менее 0,5% недостаточна, в этом случае пудра плохо замешивается в водном растворе. Выше 2,0% влияние смачивателя практически не изменяется, поэтому его повышенный расход экономически не оправдан. Органические вещества (сульфонол, лигносульфонат, сульфитный щелок) при концентрации выше 0,5% способствуют смачиванию пудры водным раствором, а также ингибированию поверхности частиц. Выше 2,0% это воздействие практически не изменяется и поэтому повышение концентрации нецелесообразно.

Весьма важную роль в повышении стабильности водной пасты играют сгустители в виде коллоидных веществ, связывающие молекулы воды и менее активные комплексы и тем самым понижающие ее активность. Их оптимальное содержание в составе пасты - 0,5-2%. Ниже 0,5% влияния коллоида незначительно, а выше 2% остается неизменным, поэтому увеличение его содержания выше 2% экономически нецелесообразно.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 425872, 1972.

2. Патент Великобритании N 818716, 1956.

3. Авторское свидетельство СССР N 777005, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР N 833746, 1981.

Формула изобретения

1. Водная алюминиевая паста, содержащая алюминиевую пудру, воду, ингибитор коррозии алюминия - гидрофилизатор и смачиватель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стабилизатор-сгуститель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминиевая пудра - 50 - 70
Смачиватель - 0,5 - 1,0
Ингибитор коррозии алюминия - гидрофилизатор - 0,5 - 2,0
Стабилизатор-сгуститель - 0,5 - 2,0
Вода - Остальное
2. Водная алюминиевая паста по п.1, отличающаяся тем, что в качестве смачивателя используют оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10.

3. Водная алюминиевая паста по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве ингибитора коррозии алюминия - гидрофилизатора используют калиевую, натриевую, аммониевую соли хромовой кислоты (K,Na,NH₄)Cr₂O₇ и/или органические вещества из ряда: сульфонол, сульфитный щелок, лигносульфонаты.

4. Водная алюминиевая паста по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора-сгустителя используют коллоиды из ряда: карбоксиметилцеллюлоза, гуммиарабик, желатин, крахмал.

РИСУНКИ

Рисунок 1