7. Зв’язки на основі кремнегеля, оксисолей і фосфатів.

Фосфатные связки - это растворы фосфатов ( обычно кислых) получаемых нейтрализацией кислоты ( оксидами и гидроксидами) или растворением реактивных фосфатов в воде. В состав связующего может быть введен инертный или активный наполнитель с помощью которого регулируют отвердевание, адгезию и свойства.

Алюмоосфатные связки ( АФС) готовятся путем растворения в 65% растворе Н3Р04 и нагревая массу до 100°С в реакционном сосуде с обратным холодильником.

С увеличением концентрации растворы становятся вязкими ( при Р2О5/АІ2О3 < 4 ). При возрастании соотношения Р2О5/АІ2О3 снижается степень пересыщения и растет вязкость, что делает растворы более устойчивыми. Отвердевшая при нормальной температуре алюмофосфатная связка содержит кристаллическую алюмофосфорную кислоту и частично аморфную фазу.

Хромфосфатную связку ( ХФС ) получают, растворяя оксиды и гидроксиды хрома, храмит или CrCl3*6H2O в фосфорной кислоте. Образующаяся связка состоит из смеси ортофосфорной и хромовой кислот. Соотношение Cr2O3/P2O5 в таких связках колеблется в пределах от 5 до 25.

Алюмхромфосфатная связка. ( АХФС) Получают в результате взаимодействия фосфата алюминия с фосфатом хрома или при нейтрализации кислотой трехвалентных хрома и алюминия. Ряд смешанных алюмохром - фосфатов ограничивается соединениями с предельными значениями оксидов – Al2O3*0.8Cr2O3*3P2O5--Al2O3*Cr2O3*2P2O5

Среди связующих на основе оксисолей широкое распространение получили гидроксонитраты и гидроксохлориды алюминия. Гидроксонитраты алюминия используют в качестве связующих в виде растворов или золей. Основные соли алюминия состава Al(OH)2NO3, Al2(OH)5NO3, Al4(OH)11NO3 готовят, растворяя свежеосажденный гидроксид алюминия в стехиометрическом количестве азотной кислоты.

Коллоидно-химические и связующие свойства основных солей алюминия зависят от соотношения Al/NO3^- в их молекулах - с увеличением основности солей возрастает рН и вязкость растворов на их основе а также степень полимеризации.

Исследование вяжущих свойств связок на основе гидроксосолей алюминия (AL2(OH)4X6, где X-Cl^-, NO3^- ) показало, что хорошими связующими свойствами обладают гидроксосоли с n= 4,5.

При увеличении основности ( n>5) или кислотности (n<4) связующая способность падает.

Близки по своей химической природе к жидкостакольным связующим кремнегелевые связки, коллоидный раствор кремневой кислоты можно получать из силиката натрия с помощью извлечения из раствора катиона Na обменными смолами. Такие золи малоустойчивы и имеют низкую концентрацию. Золь переходит в гель в течение суток.

Более распространен способ получения коллоидных растворов кремневой кислоты из органических эфиров ортокремневой кислоты. При добавлении к таким эфирам большого количества воды идет гидролиз и образуется спирт и кремневая кислота.

(C2H5O)4Si+4H2O=H4SiO4+4C2H5OH

Устойчивость золя определяется рН среды, концентрацией SiO2 и органических растворителей. Полярные растворители (спирт) стабилизируют поликремневую кислоту, т.к. образуют комплексы на основе водородных связей. Свойства водно-спиртовых золей кремневой кислоты, образующихся после гидролиза этилсиликата зависят от:

а) соотношения этилсиликата, спирта и воды, количества катализатора;

б) температуры и длительности гидролиза;

в) степени полимеризации кремнекислоты;

г) отношения Т/Ж.

Изменяя состав композиции можно регулировать время застудневания от суток до 30, что позволяет регулировать дисперсность золя (удалось получить системы с размером глобул 0,1 мм ) и глубину полимеризации поликремневых кислот. Содержание аморфного SiO2 может достигать 50%.