Способ получения фосфатного связующего

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 259 1% С 04 В 29/02 Т на Трудовогоологическийва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Белорусский ордеКрасного Знамени технинститут им. С,М,Киро(56) 1Голынко-Вольфсон С.Л. и др Химические основы технологии и применения фосфатных связок и покрытий. Л., "Химия", 1968, с. 58-6 12, Авторское свидетельство СССР В 715541, кл, С 04 В 29/00, 1978,(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО СВЯЗУЮЩЕГО путем перемешивания при нагревании металлсодержащего соедине ния, с фосфорной кислотой при их молярном соотношении 1:0,9-1, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения предкристаллиза:ционного периода связующего и прочности изделий на его основе при ф , снижении температуры их отверждения в качестье металлсодержащего соединения вводят хлорид хрома или гидро- окись хрома с соляной кислотой в соотношении Сг(ОН)3 . НС 2, равном 1:1,2-1,4 или хлорид и гидроокись хрома, а взаимодействие осуществляют при 60-110 С.84259 1 10Изобретение относится к производству фосфорсодержащих соединенийи может быть использовано при изготовлении высокопрочных огнеупорныхизделий с пониженной температуройотверждения.Известен способ получения фосфатного связующего путем взаимодействия окисей или гидроокисей металловс фосфорной кислотой при молярномсоотношении М 203 . Р 2.05 = 1;2,3-513Недостатками этого способа являются высокая кислотность и небольшой предкристаллизационный периодсвязующих, низкая механическая прочность и высокая температура отверждения материалов, полученных на ихоснове.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфатного связующего путем постадийного смешивания фосфорной кислоты и алюминийсодержащегокомпонента при нагревании, причемсначала смешивают часть фосфорнойкислоты концентрацией 40"907 и хлористый алюминий при их молярномсоотношении 1:0,9-1,1, а затем вводят оставшуюся часть фосфорной кислоты и гидрат окиси алюминия при ихмолярном. соотношении 0,9: 1, 1, Всюсмесь перемешивают 10-15 мин при70-100 С 2 3.Недостатком этого способа являются небольшой предкристаллизационный период связующего (108 сут), относительно низкая прочность (6 з,-== 36,6 МПа) и высокая температураотверждения (300 С) полученных материалов,Цель изобретения - увеличениепредкристаллизационного периода связующего и прочности изделий на егооснове при снижении температуры ихотверждения.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 соединениявводят хлорид хрома или гидроокисьхрома с соляной кислотой в соотношении Сг(ОН)3 .НСУ, равном 1:1,21,4, или хлорид и гидроокись хрома,а взаимодействие осуществляют при60-110 С. 15 20 25 30 35 40 45 50 1Температура .синтеза 60-110 С обусловлена необходимостью упариванияраствора при кипении для получениявязкого связующего.Использование хлорида и гидроокиси хрома в качестве металлсодержащего компонента позволяет увеличитьпредкристаллизационный период связующего до одного года, а также повысить прочность при сжатии огнеупорных материалов на его основе до78 МПа при снижении температуры отверждения до 150 С. Наличие этихсвойств у хромхлорфосфатйого связующего (ХХФС) объясняется. комплексообразующим действием ионов хромав растворе и существованием аморфнойФазы в продуктах термообработки связующего в широком интервале температур (20-900 С), что способствуетувеличению прочности материалов наего основе.Кроме того, материалы на основе ХХФС характеризуются огнеупорностью более 1700 С и приобретаютводостойкость после термообработкив течение 2 ч при 80 С или выдержкиоов течение двух недель при 20 С. Материалы, приготовленные с использованием связующего, полученного позвестному способу, приобретают воостойкость после термообработкипри 160 С в течение 6 ч,П р и м е р 1. К 266,4 г гексагидрата хлорного хрома приливаютпри перемешивании 60 мл воды и68 мл 85,3 й-ной ортофосфорной кислоты, .что соответствует молярному соотношениюСгС 13 6 Н 20 : Н РО, равному 1:1 и выдерживают при ОС в течение 10 миндо образования прозрачного раствора,Вязкую жидкость зеленого цвета ки- .пятят при 109-110 С в течение 20 минодо получения раствора плотностью1,6510 3 кг/м 3. Связующее представляет собой 523-ный водный раствор хлорфосфата хрома и содержит пятиокисьФосфора и окись хрома. в молярномсоотношении, равном 1:1. Предкристаллизационный период полученногосвязующего более 12 мес. Для оценки прочностных свойств из смеси оптимального по прочностным показателям состава на основе полученного связующего (10 мас.3), воды (10 мас.Ж) и электрокорунда М(80 мас.Е) методом отливки готовят образцы 10 х 10 х 10 мм, которые под3 1084 вергают тепловой обработке по следующему режиму: сушка при 50 С - 2 ч, нагрев до 100 С - 2 ч, вьдержка0при 100 С - 24 ч, нагрев до 150 С - 2 ч, вьдержка при 150 С - З.ч. Пре" дел прочности образцов при статическом сжатии равен 70,7 МПа.П р и м е р 2. 139 г дигидрата гидроокиси хрома, измельченного до размера частиц ( 0,5 мм, добавля О ют при перемешивании к нагретой до 60 С смеси 103, 1 мл 60 -ной НР 04 и 110,9 мл Зб,б -ной НС 1, что соответствует молярному соотношению Сг(ОН) 2 НО : НРО+ . НС 1 равному 1;0,9:1,4, Затем смесь нагревают до кипения и перемешивают при 104- 105 С в течение 25 мин до получения вязкого раствора плотностью 1,61 х х 10 кг/м . Связующее представляет ро собой 50%-ный водный раствор хлорфосфата хрома и содержит пятиокись фосфора и окись хрома в молярном соотношении, равном ж 1:1. Предкри" сталлизационный период полученного 25 связующего более 12 мес. Предел прочности образцов при статистическом сжатии 77,2 МПа.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 СгОН) 2 Н 20: НэР 04, , НС 2 равному 1:1,1;1,2. Предкристаллиза, ционный период связующего более 12 мес. Предел прочности образцов при статическом сжатии 78,0 МПа,Пример 4, Тоже, что в примере 2, но гидроокись хрома измельчают до размера частиц 4 О, 25 мм и реагенты берут в молярном соотношении Сг(ОН)3 2 НО : Н РО, ; НС 1 равному 1:1:1,3. Предкристаллизационный.период связующего более 12 мес. Предел прочности образцов при статическом сжатии 77 8 МПа.45П р и м е р 5. К 266,4 г гексагидрата хлорного хромаприливают160 мл воды и 68 мл 85,3 -ной НзРО 4, что соответствует молярному соотношению СгС 1 Э 6 Н О: Н РО, = 1:1, и перео мешивают в течение 10 мин при 60 .С . 259 4до образования прозрачного раствора, Затем добавляют 68 мп 85,3 -ной Н РО и 139 г дигидрата гидроокиси хрома, что соответствует молярному отношению Сг(ОН) 2 Н О . Н РО - 1:1. После растворейия гидроокиси хрома связующее кипятят при 106-107 С в течение 15 мин до получения раствора плотностью 1,64 г/см . Связующее3представляет собой 52 -ный раствор хлорфосфата хрома и содержит пяти- окись 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 МПа.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 12-24% увеличить их прочность по сравнению с прототипом. Температура отверждения материалов огнеупорностью болеео1700 С и длительность вьдержки 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 связую" щего позволит получить положительный экономический эффект за счет снижения температуры отверждения материалов, расширения области применения связующих для создания материалов, обладающих высокой прочностью и огнеупорностью,1084259 Условия синтеза нхарактеристикапродукта 61 1Прототип Температура синтеза, С 60-110 60-105 60-105 60-105 60-10 70-100 Время синтеза,мин 30 25 30 30 30 30 Плотность связующего, кг/мхх 117 1,62 1,64 1,58 1,61 1,62 1,65 Молярное соотношение Р 20 . М Ов связующем Предкристаллизационный период,мес. 3,5 Более 12 Температура отвержденияо образцов, С 300 150 Время выдержки приконечной температуре, ч Предел прочностипри статическомсжатии, МПа 62,9 77,8 75,8 77,2 70,7 78,0 Составитель О.МоторинаТехред 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, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Соотношение реа- СгС 16 НО:гентов : НРО. ф1:1 Сг(ОН)3 хх 2 Н 2 о;