СВЯЗУЮЩЕЕ

СВЯЗУЮЩЕЕ


RU (11) 2132827 (13) C1

(51) 6 C04B12/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 29.05.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.07.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 97122216/03 
(22) Дата подачи заявки: 1997.12.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1997.12.29 
(45) Опубликовано: 1999.07.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 1509344 A, 23.09.89. SU 460267 A, 03.04.75. SU 482421 A, 27.11.75. SU 814954 A, 25.03.81. RU 2081079 C1, 10.06.97. GB 2186277 A, 12.08.77. US 4792359 A, 20.12.88. 
(71) Имя заявителя: Институт эколого-технологических проблем Международной академии информационных процессов и технологий 
(72) Имя изобретателя: Ефимов К.М.; Козлов Б.И. 
(73) Имя патентообладателя: Институт эколого-технологических проблем Международной академии информационных процессов и технологий 
(98) Адрес для переписки: 141400, Московская обл., Химки, ул.Парковая 12-106, Лазаренко Людмиле Степановне 

(54) СВЯЗУЮЩЕЕ 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для создания связующих фосфатных материалов. Фосфатные материалы используются в качестве покрытий, например, для декоративных и защитных покрытий на бетоне, кирпиче, металле, древесине и др. Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в снижении температуры отверждения до комнатной, увеличении прочности и водостойкости покрытий с данным связующим. Связующее содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: P2O5-31-36,2, Al2O5-4-6, Cr2O3-6-9, MgO-0,2-1,0, вода - остальное. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для создания связующих фосфатных материалов, в том числе покрытий, например, для декоративных и защитных покрытий на бетоне, кирпиче, металле, древесине и др.

Известно связующее, включающее гидрат окиси алюминия, продукт переработки боратовой руды и ортофосфорную кислоту (aвт. cв. ССР N 1263672, кл. C 04 B 28/34, 1986 г. БИ N 38). Данное связующее позволяет получить покрытия с малой пористостью.

Однако данное связующее обладает рядом недостатков: низкая стабильность при хранении, покрытия на химической основе требуют термической обработки при температуре 120oC.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является связующее, включающее фосфорную кислоту, гидрат окиси алюминия, борную кислоту, силикат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфорная кислота - 47-49,7

Гидрат окиси алюминия - 3,1-4,6

Борная кислота - 0,2-1,0

Силикат натрия - 1,5-2,0

Вода - Oстальное

(aвт. cв. СССР N 1509344, кл. C 04 B 12/02, 1989 г., Б.И. N 35).

Применение известного связующего позволяет сократить время отверждения прессовочных масс, а покрытия с данным связующим обладают хорошими адгезионными характеристиками.

Однако известное связующее имеет недостатки: покрытия на его основе требуют дополнительной термической обработки при температуре 120oC, обладают недостаточной прочностью и водостойкостью.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в водостойкости покрытий с данным связующим.

Для достижения технического результата связующее, включающее фосфорную кислоту, алюминийсодержащий компонент и воду, в качестве алюминийсодержащего компонента содержит оксид алюминия и дополнительно оксид хрома и оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

P2O5 - 31-36,2

Al2O3 - 4-6

Cr2O3 - 6-9

MgO - 0,2-1,0

Вода - Oстальное

Содержание в составе связующего оксида хрома (Cr2O3) обуславливает образование надмолекулярных структур, предшествующее микрорасслаиванию, т.е. переход от молекулярно-дисперсного к структурированному раствору происходит в процессе формирования покрытий на основе связующего.

Молекулярно-дисперсная структура связующего обеспечивает его высокую устойчивость к разбавлению, а структурирование раствора неорганического полимера при формировании покрытий обеспечивает их низкую смываемость и возможность отверждения без нагревания.

При введении в состав связующего оксида магния (MgO) происходит его взаимодействие с фосфорной кислотой с образованием центров кристаллизации, способствующих более быстрому отверждению.

Состав и количество компонентов выбрано на основании многочисленных экспериментов.

Фосфорная кислота является основой связующего и вводится в виде фосфорной кислоты H3PO4.

При введении в состав связующего фосфорной кислоты более 36,2 мас.% снижается вязкость, что может привести к снижению активности связующего.

При введении в состав связующего фосфорной кислоты менее 31 мас.% ухудшаются адгезионные характеристики связующего и увеличивается вязкость.

Оксид алюминия (Al2O3) вводится в состав связующего для улучшения вязкости и адгезионных характеристик.

При наличии в составе связующего оксида алюминия менее 4 мас.% наблюдается снижение адгезионных характеристик.

При увеличении в составе связующего алюминия более 6 мас.% увеличивается вязкость связующего и снижается водостойкость покрытия на его основе.

При наличии в составе связующего оксида хрома менее 6 мас.% увеличивается температура отверждения и снижается водостойкость покрытий на основе связующего.

Введение в состав связующего оксида хрома в количестве более 9 мас.% приводит к снижению адгезионных характеристик.

При введении в состав связующего оксида магния менее 0,2 мас.% снижается схватываемость связующего, более 1,0 мас.% - происходит быстрое затвердение и охрупчивание связующего.

Связующее получают следующим образом.

Перед началом синтеза готовят раствор фосфорной кислоты H3PO4 с концентрацией 62,3%. Полученный раствор фосфорной кислоты в количестве 79,8 г выливают в реактор, снабженный обратным холодильником, и добавляют порциями порошкообразный хромовый ангидрид (CrO3) в количестве 107,9 г, после чего проводят растворение его при комнатной температуре до образования прозрачного светло-оранжевого гомогенного раствора.

Полученный раствор нагревают до температуры 40oC и порциями при постоянном перемешивании засыпают гидроксид алюминия Al(OH)3 в количестве 84,1 г. При этом необходимо медленно поднимать температуру до 90oC до образования раствора темно-оранжевого цвета, прозрачного, без осадка.

После этого раствор охлаждают до температуры 45oC и добавляют малыми порциями 39 мл водного раствора формалина CH2O 37%-ной концентрации.

При этом температуру смеси держат постоянной, охлаждая реактор водой, т. к. восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный является экзотермической реакцией.

При завершении стадии восстановления Cr6+ смесь медленно доводят до температуры ее кипения, составляющей 104oC. При этом происходит удаления углекислого газа, образовавшегося при окислении формалина.

При температуре 104oC смесь выдерживают 30 мин для полного удаления углекислого газа.

Затем смесь охлаждают до 30oC и выливают готовое связующее в кислотостойкую герметичную емкость.

Срок хранения этой смеси достигает 5 лет.

Для достижения необходимых характеристик связующего, а именно снижения времени отверждения и быстрой схватываемости состава со связующим вводят оксид магния за 2 ч до непосредственного введения связующего в сырьевую смесь материалов.

В результате получают связующее следующего состава в пересчете на соответствующие окислы, мас.%:

P2O5 - 36,2

Al2O3 - 5,5

Cr2O3 - 8,3

MgO - 0,6

Вода - остальное

В табл. 1 представлены примеры составов связующих в заявленных пределах, примеры составов, выходящих за заявленные пределы, а также достигаемый технический результат покрытий на основе связующего по сравнению с прототипом.

В табл. 2 представлены свойства связующего и сравнение с прототипом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Связующее, включающее фосфорную кислоту, алюминийсодержащий компонент и воду, отличающееся тем, что оно содержит в качестве алюминийсодержащего компонента оксид алюминия и дополнительно оксид хрома и оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

P2O5 - 31 - 36,2

Al2O3 - 4 - 6

Cr2O3 - 6 - 9

MgO - 0,2 - 1,0

Вода - Остальноее