Вяжущее Советский патент 1987 года по МПК C04B12/02 

11321711/

1;1зобретение относится к ;каропроч-- номерно в объеме вяжущего. Это привоным, кислотоупорным и токопроводящим цементам и может быть использовано в технике высоких температур в различных областях народного хозяйства; в химической промышленности, металлургии и электротехнике о

Цель изобретения - снижение температуры отвергадения вяжущего, повышение гидролитической устойчивости увеличение механической и адгезионной прочности,

Получение кислотоупорного вяжущего на основе ортофосфорной кислоты и ультрадисперсного карбонитрида титана основано на взаимодействии TiCN с кислотой при нагревании до соответствующих температур (300-350 С).. При этом часть карбонитрида титана расходуется на нейтрализацию фосфорной кислоты с образованием аморфных фосфатов титана, а избыток TiCN выступает в качестве электропроводного наполнителя, В этом случае вяжущая композиция состоит из агрегатов наполнителя (TiCN), включенных в массу коллоидных новообразований, состоящих из фосфатов титана переменного состава,

Применение порошкообразного твердого раствора оксидов цинка и магния обусловлено следующим, Калудый из

этих оксидов обладает большой .реакционной способностью по отношению к Н РО, Поэтому введение оксидов цинка и магния в виде механической смеси приводит к получению нетехно-логичной, быстросхватывающейся композиции, в результате чего образуется

неоднородная масса, после затвердевания которой цементный камень характеризуется неупорядоченной структурой, с низкими прочностными показателями.

Введение обожженпых ZnO и MgO (; целью уменьшения реакционной способности) в виде механической смеси не приводит к достижению поставленной цели, несмотря на некоторое снижепие реакционной способности оксидов. В

связи с тем, что оксид цинка химичес-

ки более активен, чем оксид магния, Пример 1. Для получения токоон первым вступает во взаимодействиепроводящего вяжуш,его 20 г (45%) карс кислотой, после чего H.jPO реагиру-бонитрида титана (й,,„ 20+2,0 )

ет с оксидом магния. Таким образом,смешивают с 4,44 ) (10%) твердого

образовавшиеся в результате взаимо-раствора ZnO MgO, который получают

действия фосфаты пинка а затем ипутем спекания тщательно приготовленфосфаты магния распределяются нерав-ной смеси гк;ро1 К(,н оксидов цинка и

номерно в объеме вяжущего. Это приво

5

0

5

дит к образованию неоднородной структуры цементного камня и нестабильности механических и электрофизических свойств,

Использование твердого раствора ZnO-MgO существенно сни:кает активность системыд так как в твердом растворе ZnO и MgO теряют свои индивидуальные свойства. Поэтому введение твердого раствора в композицию препятствует быстрому схватыванию системы, При этом твердый раствор взаимодействует с кислотой с образованием одновременно фосфатов цинка и магния, равномерно распределенных по всему объему цементного камня, способствуя получению упорядоченных, мелкокристаллических структур, обладающих повьшен- ной механической прочностью и адгезией.

Введение в состав вяжущего раствора ZnO MgO, имеющего значительно большую химическую активность по сравнению с карбонитридом титана, приводит к взаимодействию его с ортофос- форной кислотой при более низких температурах, при которых TiCN не реагирует с кислотой. Поэтому карбонитрид титана полностью превращается в наполнитель,, обеспечивающий электропроводные свойства при меньшем его расходе. Вяжущее в этом случае состоит из агрегатов Т1СМ„ включенных в массу

5 коллоидных обсазований,, состоящих из фосфатов цикка и магния,

Таким образом, з результате взаимодействия ZnO-MgO с ортофосфорной кислотой вяжущее отверждается при

0 00-550° С, Для придания ему водостой- .рг /ги и увеп Л - .ei-ii-iP. механической и адгезионной прочности необходима дальнейшая термообработка до 200- 250°С.

5 Следовательно, изобретение позволяет снизить температуру отверждения вяжущего, повысить его гидролитичес-.: кую устойчивость, механическую и ад- Г взиопную прочность, а также снизить

0 расход электропроводящего наполните0

31

магния в соотношении 1:1 при 1400 С, с последующим помолом до удельной поверхности 4 м /г.

Порошковидную часть, состоящую из смеси ZnO MgO и TiCN, небольшими порциями затворяют в 20 г (45%) орто- фосфорной кислоты (р 1,74 г/см ), Одну часть тщательно перемешанной массы укладывают во фторпластовые формы, а другую часть используют для склеивания внахлест подложек из окис- ной керамики размером 10x30x5 мм, Все образцы подвергают термообработке до 250 с со скоростью 20 град/ч.

После естественного охлаждения образцы извлекают из форм и исследуют их физико-химические свойства.

Гидролитическую устойчивость цементного камня определяют по количеству свободной P. вьщелившейся в растворе при кипячении образцов.

Адгезию определяют при разрыве склеенных керамических подложек на разрывной матине.

Образцы вяжущего, отформованные в виде кубиков 10x10x10 мм, используют для установления прочности на сжатие на прессе.

Технологические условия получения и физико-химические свойства цемент- него камня приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что в предлагаемых оптимальных соотношениях исходных компонентов покрытие обладает невысокой температурой отвержде- ния (200-250°С), повышенной гидролитической устойчивостью (99,0-99,9%), адгезией к окисной керамике (7- 12 МПа) и прочностью на сжатие (60- 70 МПа), а также низкими значениями

711 4

удельного электросопротивлени я (2-10 9 10 Ом-м).

Несоблюдение оптимальных условий (примеры 7 и 8)- характеризуется ухудшением указанных свойств. Увеличение расхода электропроводящего наполнителя и снижение содержания порошка твердого раствора ZnO MgO (пример 7) приводит к увеличению свободной кис- лоты, что снижает гидролитическую устойчивость до 90,2%, Адгезия и прочность на сжатие из-за уменьшения количества связующего падает до 3 и 50 МПа соответственно,

У вяжущего с повьш1енным содержанием связующего и с уменьшенньм расходом наполнителя удельное электросопротивление возрастает до 810 Ом.м. Такое вяжущее имеет пониженные адгезию (6,1 МПа) и прочность на сжатие (55 МПа),

Формула изобретения

Вяжущее, включающее ортофосфорную кислоту и карбонитрид титана, о т - :личающееся тем, что, с целью снижения температуры отверждения, повьш1ения гидролитическ ой устойчивости, увеличения механической и адгезионной прочности, оно дополнительно содержит порошок твердого раствора оксидов цинка и магния при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Ортофосфорная

кислота35-45

Порошок твердого

раствора оксидов

цинка и магния 5-15

Kapбoниtpид титана Остальное

Изобретение относится к жаропрочным кислотоупорным и токопроводящим цементам и может быть использовано в технике высоких температур в различньгх-облас- тях народного хозяйства: в химической промышленности, металлургии и электротехнике. Цель изобретения - снижение температуры отверждения, повьшение гидролитической устойчивости, увеличение механической и адгезионной прочности. Вяжущее имеет следующий состав, мас.%: ортофосфорная кислота 35-451 порошок твердого раствора оксидов цинка и магния 5-15; карбонитрид титана - остальное. 1 табл. (/)