RU2160703C2

RU2160703C2 - Method of production of metallophosphate binders

Info

Publication number: RU2160703C2
Application number: RU98124054/12A
Authority: RU
Inventors: В.П. Сабуров; Е.В. Шаповалова; В.В. Седельников; Ф.П. Туренко; А.Е. Акимов
Original assignee: Омский государственный технический университет
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2000-12-20

Abstract

FIELD: manufacture of phosphate building materials; manufacture of fibrous molding materials and other articles with the use of metallophosphate binders. SUBSTANCE: proposed method includes mixing orthophosphoric acid with metal oxides or hydroxides and organic reductant, heating this mixture to temperature of 95 to 105 C, keeping the mixture at this temperature for 35 to 40 min followed by cooling the mixture to surrounding temperature; when mixture is cooled to 80-40 C, ultra-dispersed titanium carbonitride powder in the amount of 0.01 to 0.05 weight-% is introduced at constant mixing till homogeneous state has been obtained. EFFECT: increased bending strength; enhanced stability of properties of molding materials produced with the use on metallophosphate binders. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области получения фосфатных строительных материалов. The invention relates to the field of phosphate building materials.

Известен способ получения металлофосфатных связующих, заключающийся в смешивании ортофосфорной кислоты с оксидами и (или) гидроксидами металлов [1]. A known method of producing metallophosphate binders, which consists in mixing orthophosphoric acid with metal oxides and (or) hydroxides [1].

Недостатком этого способа является низкая прочность на статический изгиб и нестабильность свойств у изделий из волокнистых материалов, в которых используется фосфатное связующее. The disadvantage of this method is the low static bending strength and instability of properties of products from fibrous materials that use a phosphate binder.

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).Closest to the invention is a method for producing an aluminochromophosphate binder, in which orthophosphoric acid, an aqueous solution of chromic anhydride, alumina hydrate and an organic reducing agent are mixed, the mixture is heated to a temperature of 95-105 ^o C and kept at this temperature for 35-40 min (2 )

Недостатком этого способа также является низкая прочность на статический изгиб и нестабильность свойств у волокнистых материалов, в которых используется фосфатное связующее. The disadvantage of this method is also the low static bending strength and instability of properties in fibrous materials that use a phosphate binder.

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. Known methods for producing metallophosphate binders [1-2] do not provide the required strength of press materials due to the disordered structure of hardened phosphate binders and the inability to control the formation of the structure of the material, which leads to low stability of product properties.

Задачей изобретения является повышение прочности на изгиб и стабильности свойств пресс-материалов, полученных с использованием металлофосфатных связующих. The objective of the invention is to increase the bending strength and stability of the properties of press materials obtained using metallophosphate binders.

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.The problem is solved due to the fact that in the method of producing metal phosphate binders, including mixing phosphoric acid with metal oxides or hydroxides and an organic reducing agent, heating the mixture to a temperature of 95-105 ^o C, holding at this temperature for 35-40 minutes and subsequent cooling mixtures to ambient temperature; when the mixture is cooled to 80-40 ^o C, ultrafine titanium carbonitride powder is introduced into it in an amount of 0.01-0.05 wt.% with constant stirring until a homogeneous state is obtained.

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.The application of the proposed method provides the formation of an ordered finely dispersed structure of the hardened binder due to the action of particles of ultrafine powder (UDP) of titanium carbonitride, which are strong getters and centers of formation of an ordered structure. By changing the weight fraction of UDP, you can control the structure of the liquid binder and the process of its hardening. Grinding the structure of the binder provides an increase in the strength and stability of the properties of phosphate materials. The introduction of UDP into the binder at 40 - 80 ^o C improves the wettability of the particles of UDP.

Конкретные примеры осуществления способа. Specific examples of the method.

Пример 1. Example 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 1.70 ml of an 85% solution of H ₃ PO ₄ were mixed with 10 ml of a 50% solution of chromic acid, 23 g of aluminum hydroxide powder, 5 ml of a technical solution of formalin (containing 37% formaldehyde) were heated to 100 ^o C, held for 40 minutes , then cooled to 50 ^o C and introduced the additive, varying the content of UDP in an amount of 0.01-0.05% by weight of the binder. Additive UDP was introduced into the phosphate binder with constant stirring until a homogeneous state is obtained. The results of the inorganic fiberglass test for tensile strength under static bending and the size of the binder crystals, depending on the content of UDP, are shown in table 1.

Пример 2. Example 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 2.10 g of Ca (OH) ₂ (slaked lime) were added to 100 ml of a 40% solution of H ₃ PO ₄ , the mixture was thoroughly mixed (the reaction proceeds with the release of heat sufficient to heat the mixture to 100 ^o C), cooled and at various temperatures UDP was introduced into it. The results of bending tests taking into account the confidence interval and deviations from the average value are shown in table 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.%.The test results of the method of producing metallophosphate binders make it possible to state that the optimal material properties were obtained with the addition of ultrafine titanium carbonitride powder introduced at a binder temperature of 40-80 ^o C in an amount of 0.01-0.05 wt.%.

Целесообразность применения способа получения металлофосфатных связующих подтверждается расчетом экономической эффективности. The feasibility of using the method of producing metallophosphate binders is confirmed by the calculation of economic efficiency.

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. The use of metal phosphate binders, modified UDP (TiCN) in an amount of 0.025% by weight of the binder, allows to increase the strength of products based on them by at least 15%. This allows you to save raw materials in the manufacture of products of a given strength.

Из расчета на 1 м² фосфатного стеклопластика можно снизить затраты на сырьевые материалы:
стеклоткани - 0,87 руб.Based on 1 m ^{2 of} phosphate fiberglass, you can reduce the cost of raw materials:
fiberglass - 0.87 rubles.

КО - 08 - 7,2 руб. KO - 08 - 7.2 rubles.

АХФС - 8,1 руб. AHFS - 8.1 rubles.

Итого: - 16,17 руб. Total: - 16.17 rubles.

При этом затраты на порошок TiCN составляет 2,3 руб. The cost of TiCN powder is 2.3 rubles.

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%.Thus, the economic effect in the production of 1 m ^{2 of} phosphate fiberglass will be 13.87 rubles, which is 12.9% as a percentage of the total cost of raw materials.

Литература
1. Рашкован И.Л. Алюмохромофосфатное связующее // Исследования в области фосфатных строительных материалов: ЦНИИСК им. Кучеренко. - М: Стройиздат, 1985, с. 27-41 (32).Literature
1. Rashkovan I.L. Alumochromophosphate binder // Research in the field of phosphate building materials: TsNIISK im. Kucherenko. - M: Stroyizdat, 1985, p. 27-41 (32).

2. Авторское свидетельство N473693 от 14.06.75 г. / Бюл. N 22, М.кл. C 04 B 29/02. 2. Copyright certificate N473693 dated 06/14/75 / Bull. N 22, M.C. C 04 B 29/02.

Claims

A method of producing metallophosphate binders, including mixing phosphoric acid with metal oxides or hydroxides and an organic reducing agent, heating the mixture to a temperature of 95 - 105 ^o C, holding at this temperature for 35 - 40 minutes and then cooling the mixture to ambient temperature, characterized in that when the mixture is cooled to 80 - 40 ^o C, ultrafine titanium carbonitride powder is introduced into it in an amount of 0.01 - 0.05 wt.% with constant stirring until a homogeneous state is obtained.