CC BY
50
№ 7 (76)
AunÎ /m te:
universum:
технические науки
июль, 2020 г,
ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТОЙКОГО ФОСФАТА АЛЮМИНИЯ
И ДЕРИВАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Вохидов Эркинжон Алиевич
мл. науч. сотр., ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии»,
Республика Узбекистан, Шуробазар E-mail: erkin. voxidov@bk. ru
Джалилов Абдулахат Турапович
д-р хим. наук, акад., АНРУз, Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Саидов Сарвар Садриддинович
докторант, Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-таИ: жгуаг-ж.1д,оу-1989@Ьк. ги
OBTAINING A HIGH TEMPERATURE RESISTANT ALUMINUM PHOSPHATE
AND DERIVATIVE ANALYSIS
Erkinjon Vohidov
Junior Researcher, Tashkent Research Institute of Chemical Technology,
Republic of Uzbekistan, ShuroBaazar
Abdulahat Djalilov
D.Sc., Acad. Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Sarvar Saidov
doctoral student, Institute of chemistry of plant substances, Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Кислые фосфаты алюминия образуются при взаимодействии гидроокиси алюминия или трехзамещенного фосфата алюминия с ортофосфорной кислотой. Их вязкость и вяжущие свойства зависят от соотношения окиси алюминия, окиси фосфора и воды. Изучен синтез алюминофосфата, а также в результате исследований был получен его дериватографический анализ.
ABSTRACT
Acidic aluminum phosphates are formed by the interaction of aluminum hydroxide or trisubstituted aluminum phosphate with phosphoric acid. Their viscosity and astringent properties depend on the ratio of alumina, phosphorus oxide and water. The synthesis of aluminophosphate was studied, and its derivatographic analysis was also obtained as a result of research.
Ключевые слова: клей, фосфат алюминия, связки, ортофосфорная кислота, смесь, термическая обработка, концентрация, отверждение, сушка, водостойкость.
Keywords: glue, aluminum phosphate, binder, orthophosphoric acid, mixture, heat treatment, concentration, curing, drying, water resistance.
Введение
На сегодняшний день с развитием все более новых технологий строительных материалов, с увеличением требуемого качества производимой продукции большой интерес представляют клеи-цементы на основе фосфорной кислоты и ее производных.
Вяжущие свойства фосфорной кислоты известны давно. Впервые фосфорная кислота была использована для получения цинкофосфатных зубных цементов, схватывание которых происходит в течение нескольких минут. Вяжущими свойствами обладают также кислые соли - одно- и двузамещенные фосфаты. Лучшие свойства имеют кислые фосфаты
Библиографическое описание: Вохидов Э.А., Джалилов А.Т., Саидов С.С. Получение высокотемпературного стойкого фосфата алюминия и дериватограммный анализ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 7 (76). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/98 78
№ 7 (76)
, ÄUNI
/m те:
universum:
технические науки
алюминия, водные растворы которых принято называть связками [2]. Кислые фосфаты алюминия образуются при взаимодействии гидроокиси алюминия или трехзамещенного фосфата алюминия с ортофос-форной кислотой. Их вязкость и вяжущие свойства зависят от соотношения окиси алюминия, окиси фосфора и воды. Клеи-связки - это концентрированные, обычно пересыщенные растворы [1].
В последние десятилетия в связи с активным развитием металлургической, машиностроительной, авиационной, космической и других видов промышленности все более актуальным становится вопрос о разработке и производстве термостойких материалов, среди которых особое значение уделяется клеям, способным выдерживать воздействие высоких температур.
Кроме того, фосфат алюминия поставляется в нашу страну главным образом из зарубежных стран и имеет высокую стоимость. Целью работы является описание синтеза и установление химического состава фосфата алюминия.
Экспериментальная часть
Результатом исследования стал синтез фосфата алюминия двумя разными способами. В первом способе фосфорную кислоту и гидроксид алюминия добавляли в соотношении 1:1. В предыдущем случае влияние гидроксида алюминия, воды и фосфорной кислоты в наборе является относительным 1:0,9:1. Во втором методе мы использовали аммофос, воду и гидроксид алюминия, в котором соотношение веществ составляет 1:5:1, фосфат алюминия образуется с высоким выходом. Реакции являются экзотермическими.
июль, 2020 г.
Уже при комнатной температуре алюмофосфат-ные клеи становятся твердыми, но, чтобы отверждение произошло полностью, клеевой шов нагревают при температуре 270-300° в течение 2-6 часов (все зависит от толщины шва). После того как клей высушат при более низких температурах, он начинает поглощать влагу из воздуха, набухая при этом и становясь мягким, после чего теряется его механическая прочность. Повышение температуры во время сушки клея должно осуществляться со скоростью не более 2° в минуту в интервале температур от 10 до 20 и от 200 до 280 °С, а также не более 1,5° в минуту в интервале температур 100-200°. Если температуру в процессе сушки поднимать быстрее, то клеевой шов станет пористым из-за интенсивного испарения воды, прочность снижается.
Клей можно сушить как на воздухе, так и в вакууме, атмосфере азота, водорода. Все зависит от свойств склеиваемых материалов. Таким образом, если металлы легко окисляются и их нужно склеить, сушка клея производится в вакууме или в атмосфере водорода. Если же взять во внимание материалы, которые не окисляются на воздухе (керамика), то склеивание их будет одинаково прочным в любой среде.
Результаты и их обсуждение
Полученная дериватограмма показана на рисунке, который состоит из 4 кривых. Анализ кривой динамического термогравиметрического анализа (DTGA) (кривая 2) показывает, что кривая DTGA встречается в основном в двух диапазонах температур интенсивного разложения. Диапазон разложения 1-го соответствует температуре 63277 °С, а диапазон 2-го разложения соответствует температуре 280-680 °С.
Рисунок 1. Дериватограмма фосфата алюминия на основе Al(OH)з и аммофоса: 1 - кривая температуры; 2 - кривая динамического термогравиметрического анализа (ОЮЛ); 3 - произведение кривой динамического термогравиметрического анализа (DTGP); 4 - БЗК кривая
Анализ показывает, что интенсивный процесс разложения происходит в первом интервале. В течение этого интервала происходит 41,95 % разложения.
Подробный анализ кривой динамического термогравиметрического анализа и кривой DSK приведен в таблице ниже.
№ 7 (76)
AuiSli
/m те:
universum:
технические науки
июль, 2020 г,
Таблица 1.
Анализ кривых DTGA и DSK фосфата алюминия на основе А1(ОН) з и аммофоса
№ Температура, °С Потерянная масса, мг (60) Потерянная масса, % Количество потребляемой энергии (дУ*8/шц)
1 50 58,603 1,802 2,45
2 100 55,309 7,68 1,91
3 200 47,609 19,92 3,09
4 300 44,36 55,65 4,08
5 400 42,896 56,10 5,93
6 500 41,96 59,68 6,07
7 600 40,96 60,01 3,70
8 700 40,42 60,91 3,32
9 800 39,40 62,15 3,37
10 900 38,95 63,75 3,32
11 100 38,45 64,46 3,01
В результате этих дериватографических исследований видно, что основная потеря массы происходит в диапазоне 100-250 °С при первом разложении, при котором теряется 42 % основной массы. Следующее разложение происходит при 260-680 °С, при этом теряется 18 % массы. После 690 °С никаких изменений не наблюдается. Масса остается неизменной.
Полученная дериватограмма показана на рисунке, который состоит из 4 кривых. Анализ кривой динамического термогравиметрического анализа (DTGA) (кривая 2) показывает, что кривая DTGA в основном происходит в двух диапазонах температур интенсивного разложения. Первый диапазон разложения соответствует температуре 50205 °С, а второй диапазон разложения соответствует температуре 210-320 °С.
Рисунок 2. Продукты фосфорирования алюминия на основе А1(ОН)з и фосфорной кислоты: 1 - кривая температуры; 2 - кривая динамического термогравиметрического анализа (ВЮЛ); 3 -динамический термогравиметрический анализ оси кривой (DTGP); 4 - ОЗК кривая
Анализ показывает, что интенсивный процесс разложения происходит в первом интервале. Количество разложения в этом диапазоне составляет 42,65 %, то есть 14,32 мг.
Подробный анализ кривой динамического термогравиметрического анализа и кривой Э8К приведен в таблице 2.
№ 7 (76)
AuiSli
/m те:
universum:
технические науки
июль, 2020 г,
Таблица 2.
Анализ результатов кривых DTGA и DSK фосфата алюминия на основе А1(ОН) 3 и фосфорной кислоты
№ Температура, °С Потерянная масса, мг (60) Потерянная масса, % Количество потребляемой энергии (цV*s/mg)
1 50 58,603 1,802 2,45
2 100 55,309 7,68 1,91
3 200 47,609 19,92 3,09
4 300 46,36 35,65 4,08
5 400 43,96 36,10 5,93
6 500 43,86 39,68 6,07
7 600 43,66 40,01 3,70
8 700 43,42 41,91 3,32
9 800 43,40 42,15 3,37
10 900 43,09 43,75 3,32
11 100 42,90 44,60 3,01
В результате этих дериватографических исследований видно, что потеря основной массы происходит в диапазоне 100-250 °С при первом разложении, при котором теряется 42,65 % основной массы. После 290 °С никаких изменений не наблюдается. Масса остается неизменной.
С помощью алюмофосфатных клеев можно склеивать стекло, керамику, ситалл, а также такие металлы и сплавы, которые не взаимодействуют с фосфорной кислотой, - вольфрам, молибден, тантал, цирконий, никель, константан, ковар и др.
Алюмофосфатные клеи нашли широкое применение в производстве вакуумных приборов для склеивания внутренних деталей. Клеи применяются для крепления проволоки различного диаметра к металлам и диэлектрикам, для склеивания металлических пластин из молибдена, вольфрама, тантала с диэлектриками. Окончательная сушка склеенных узлов в этом случае производится, как правило, в вакууме.
Список литературы:
1. Андреева Т.А. Термодинамика и строение растворов // Межвузовск. сб. - Иваново, 1976. - Вып. 5.
2. Сычев М.М. Неорганические клеи. 2-е изд., перераб. и доп. - Л. : Химия, 1986.
