способ получения металлофосфатных связующих

Формула изобретения

Способ получения металлофосфатных связующих, включающий смешивание ортофосфорной кислоты с оксидами или гидроксидами металлов и органическим восстановителем, нагревание смеси до температуры 95 - 105^oC, выдержку при данной температуре в течение 35 - 40 мин и последующее охлаждение смеси до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что при охлаждении смеси до 80 - 40^oC в нее вводят ультрадисперсный порошок карбонитрида титана в количестве 0,01 - 0,05 вес.% при постоянном перемешивании до получения гомогенного состояния.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения фосфатных строительных материалов.

Известен способ получения металлофосфатных связующих, заключающийся в смешивании ортофосфорной кислоты с оксидами и (или) гидроксидами металлов [1].

Недостатком этого способа является низкая прочность на статический изгиб и нестабильность свойств у изделий из волокнистых материалов, в которых используется фосфатное связующее.

Наиболее близким к изобретению является способ получения алюмохромофосфатного связующего, по которому смешивают ортофосфорную кислоту, водный раствор хромового ангидрида, гидрат окиси алюминия и органический восстановитель, нагревают смесь до температуры 95-105^oC и выдерживают при такой температуре в течение 35-40 мин (2).

Недостатком этого способа также является низкая прочность на статический изгиб и нестабильность свойств у волокнистых материалов, в которых используется фосфатное связующее.

Известные способы получения металлофосфатных связующих [1-2] не обеспечивают требуемой прочности пресс-материалов из-за неупорядоченного строения отвердевших фосфатных связующих и отсутствия возможности управления процессом формирования структуры материала, что обусловливает низкую стабильность свойств изделий.

Задачей изобретения является повышение прочности на изгиб и стабильности свойств пресс-материалов, полученных с использованием металлофосфатных связующих.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе получения металлофосфатных связующих, включающем смешивание ортофосфорной кислоты с оксидами или гидроксидами металлов и органическим восстановителем, нагревание смеси до температуры 95-105^oC, выдержку при данной температуре в течение 35-40 мин и последующее охлаждение смеси до температуры окружающей среды; при охлаждении смеси до 80-40^oC в нее вводят ультрадисперсный порошок карбонитрида титана в количестве 0,01-0,05 вес.% при постоянном перемешивании до получения гомогенного состояния.

Применение предложенного способа обеспечивает формирование упорядоченной мелкодисперсной структуры отвердевшего связующего за счет действия частиц ультрадисперсного порошка (УДП) карбонитрида титана, являющихся сильными геттерами и центрами формирования упорядоченной структуры. Изменяя весовую долю УДП, можно управлять строением жидкого связующего и процессом его твердения. Измельчение строения связующего обеспечивает повышение прочности и стабильности свойств фосфатных материалов. Введение УДП в связующее при 40 - 80^oC улучшает смачиваемость частиц УДП.

Конкретные примеры осуществления способа.

Пример 1.

70 мл 85%-ного раствора H₃PO₄, смешивали с 10 мл 50%-ного раствора хромовой кислоты, 23 г порошка гидрооксида алюминия, 5 мл технического раствора формалина (содержащего 37% формальдигида) нагревали до 100^oC, выдерживали 40 мин, затем охлаждали до 50^oC и вводили добавку, варьируя содержанием УДП в количестве 0,01-0,05% от веса связующего. Добавку УДП вводили в фосфатное связующее при постоянном перемешивании до получения гомогенного состояния. Результаты испытания неорганических стеклопластиков на предел прочности при статическом изгибе и размер кристаллов связующего в зависимости от содержания УДП приведены в таблице 1.

Пример 2.

К 100 мл 40%-ного раствора H₃PO₄ добавляли 10 г Ca(OH)₂ (гашеная известь), смесь тщательно перемешивали (реакция идет с выделением тепла, достаточного для нагрева смеси до 100^oC), охлаждали и при различных температурах в нее вводили УДП. Результаты испытаний на изгиб с учетом доверительного интервала и отклонения от среднего значения приведены в таблице 2.

Результаты испытаний способа получения металлофосфатных связующих дают возможность констатировать, что оптимальные свойства материала получены при добавках ультрадисперсного порошка карбонитрида титана, вводимого при температуре связующего 40-80^oC в количестве 0,01-0,05 вес.%.

Целесообразность применения способа получения металлофосфатных связующих подтверждается расчетом экономической эффективности.

Применение металлофосфатных связующих, модифицированных УДП (TiCN) в количестве 0,025% от веса связующего, позволяет повысить прочность изделий на их основе как минимум на 15%. Это позволяет при изготовлении изделий заданной прочности экономить сырьевые материалы.

Из расчета на 1 м² фосфатного стеклопластика можно снизить затраты на сырьевые материалы:

стеклоткани - 0,87 руб.

КО - 08 - 7,2 руб.

АХФС - 8,1 руб.

Итого: - 16,17 руб.

При этом затраты на порошок TiCN составляет 2,3 руб.

Таким образом, экономический эффект при производстве 1 м² фосфатного стеклопластика составит 13,87 руб., что в процентах к общей стоимости сырьевых материалов составляет 12,9%.

Литература

1. Рашкован И.Л. Алюмохромофосфатное связующее // Исследования в области фосфатных строительных материалов: ЦНИИСК им. Кучеренко. - М: Стройиздат, 1985, с. 27-41 (32).

2. Авторское свидетельство N473693 от 14.06.75 г. / Бюл. N 22, М.кл. C 04 B 29/02.