Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сычев, М. М. Неорганические клеи

.pdf
Скачиваний:
26
Добавлен:
20.10.2023
Размер:
7.81 Mб
Скачать

рамки поляризационных представлений. Они позволяют в каче­ ственной форме утверждать, что среди причин, обусловливаю­ щих свойства структуры камня, при прочих равных условиях синтеза камня, существенное значение имеют свойства образую­ щихся в системе комплексов и, прежде всего, прочность связи в них. Правильность такой трактовки подтверждена выявленной

на солещелочных системах

связью между

характером

связей

в воде и свойствами структуры твердения.

Эту связь

можно

/?сж, *гс/ см

оценить величиной Rcm при тем­

пературах, соответствующих эн­

500-

дотермическим

эффектам

удале­

 

ния воды из кристаллогидратов.

Рис.

11.

Влияние природы ани­

Рис. 12.

Зави си м ость активности в я ж у ­

она

на

прочностные сво й ства

щей систем ы и потенциала поляризации

кам ня в

систем е соль меди —

соли

от за р я д а ядра катиона 2 :

 

раствор N aO H .

— —— изменение

потенциала поляризации;

 

 

 

------изменение прочности на сжатие образцов

 

 

 

на основе

28-дневных силикатов.

В табл. 14 приведены прочностные характеристики системы Fe2(S04)3-9H20 —раствор КОН в зависимости от концентрации КОН, а также результаты дериватографического анализа. Ока-

 

 

 

 

Таблица 14

Содержание КОН

Т емпературный

Потери в весе

 

 

интервал

образца при

 

# сж обРазЧа’

в системе, вес. %

нагревания

нагревании,

 

К Г С / С М 2

 

образца, °С

вес. %

 

 

0 ( Н 20 )

2 5 0 - 2 8 0

23,90

1

ОЛ(\

 

3 2 0 - 3 6 0

6,00

 

 

10

1 5 0 - 1 8 0

2,40

}

300

 

2 0 5 - 2 2 5

21,20

1

 

3 2 0 - 3 6 0

17,10

J

 

20

1 5 0 - 1 8 0

8,20-

\

 

 

2 0 5 - 2 2 5

5,90

 

 

 

2 5 0 - 2 8 0

2,40

 

 

 

3 2 0 - 3 6 0

5,90

 

 

60

зывается, что и в этом случае максимальную прочность показы­ вает система с максимальным количеством более прочно свя­ занной воды (t — 360 °С, потеря в весе образца 17,1%).

Как показали физико-химические исследования, в силикат­ ных композициях при взаимодействии со щелочью идет обмен­ ная реакция с образованием гидроокиси и аквакомплексов си­ ликатов натрия и калия. Для гидроокислов косвенной оценкой прочности связи Me—ОН в водной среде может служить произ­ ведение растворимости (Пр). Из исследованных в работе со­ единений трехвалентных элементов минимальное значение Пр имеет Fe(OH)3, а из двухвалентных — Си(ОН)2. Именно для систем на основе метасиликатов железа и меди и наблюдаются наиболее прочные структуры твердения. Интересно, что эти ком­

позиции

имеют

и

высокие

адгезионные

характеристики.

В табл.

15

приведены адгезионные

свойства цементов-клеев

(Д о тр ) на основе некоторых силикатов и фосфатов. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 15

 

 

 

 

 

 

 

« отр образца,

 

 

 

 

Ж : Т,

 

 

К Г С / С М 2

 

Композиция

 

Металл

 

 

 

 

мл/г

через

 

через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сутки

14 суток

C u S iO 3 + 5 0 % раствор

 

0,5

Ст.

3

10

 

15

кон

 

 

 

 

Л атунь

10

 

22

Fe20 3 • 3 S i 0 2 • Н 20 + 50%

0,4

Ст.

3

30

 

77

раствор КО Н

 

 

 

Алюминий

25

 

35

 

 

 

 

 

Л атунь

32

 

60

Си3( Р 0 4)2 +

50%

раствор

1,5

С таль

10

Не

испыты-

N aO H

 

 

 

 

Л атунь

 

 

вали

C u 3( P 0 4)2 + 50%

 

 

 

10

То ж е

раствор

0,9

С таль

17

 

»

кон

 

 

 

 

Л атунь

10

 

»

 

 

 

 

 

Титан

8

 

А 1РО 4 + 5 0 %

раствор

 

1,2

С таль

5

 

»

N aO H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Композиции на

основе F eS0 4, M nS04, С и з ( Р 0 4) 2,

а

также

NaOH и КОН проявляют хорошую адгезию к керамике.

 

Для солей элементов второй группы зависимость активности вяжущего от природы катиона и аниона более сложна: в этом случае, кроме поляризационных характеристик, необходимо учи­ тывать кристаллохимический фактор.

Выявленные особенности влияния природы катиона на твер­ дение солещелочных цементов позволили считать, что промыш­ ленные отходы, например, шлаки и золы с большим содержа­ нием окислов железа, можно использовать в качестве основы новых цементов. Это подтверждено использованием топливных зол ТЭЦ с разным содержанием Fe2Oa.

61

После обработки в автоклавах (давление 8 кгс/см2, время — 6 ч) значение Rcm образцов из золы с высоким содержанием Fe203 составляло 270 кгс/см2, а из золы с низким содержанием Fe203 — только 120 кгс/см2. Таким образом, высокожелезистые золы могут служить новой сырьевой базой для промышленности стеновых материалов.

Следует обратить внимание на интерес, который представ­

ляют системы на основе карбонатов.

Твердение С аС 03 с раство­

ром KOFI в естественных условиях

позволило считать, что ще­

лочной затворитель может быть перспективным также для син­ теза искусственного камня на основе карбонатных пород.

При исследовании стойкости некоторых композиций в агрес­ сивных средах установлено, что композиции, отвердевающие при нагревании, относительно устойчивы в щелочных средах при нормальных условиях (табл. 16).

 

 

 

 

Таблица 16

 

 

 

Дсж образца после

 

 

Концентрация

хранения в щелочи,

Композиция

Ср еда

раствора

 

кгс/см2

щелочи,

 

 

 

 

вес. %

через

через

 

 

 

 

 

 

7 суток

28 суток

Z rS iO + + 50%

рас- Р аство р К О Н

50

190

150

твор N aO H

Р аство р N aO H

3

130

170

Перед помещением в агрессивную среду образцы обладали прочностью при сжатии в 220 кгс/см2. Следовательно, за 28 су­ ток коэффициент стойкости в щелочной среде составил

0,7—0,8.

Из работ, посвященных изучению нового класса клеев-це­ ментов со щелочными затворителями, обращает на себя внима­ ние исследование [45]. В нем выявлена возможность формирова­ ния структур твердения в системах NaOH — ТЮ2 — Н20, NaOH — Zr02 — Н20 , NaOH — V20 5 — Н20 , NaOH — М о03 —-

Н20 и NaOH — W03 — Н20. Оказалось, что образование струк­ тур твердения в обычных условиях свойственно молибдатной, вольфраматной и ванадатной системам. Эти клеи-цементы быстро твердеют, а величина конечной прочности структуры твердения зависит от соотношения NaOH : ЭхОу.

КЛЕИ-ЦЕМЕНТЫ С КИСЛОТНЫМИ ЗАТВОРИТЕЛЯМИ

Фосфатные клеи-цементы

Первые работы по фосфатным цементам были рассмотрены в обзоре [8, гл. I]. Результаты работ по фосфатным клеям-цемен­ там, проведенным до 1967 г., приведены в монографии [51, с. 46]. Данный раздел включает лишь принципиальные обобщающие

62

данные и экспериментальный материал, опубликованный после

1967 г.

Фосфатные клеи-цементы используют часто как высокотем­ пературные клеи или цементы-клеи для получения высокоогне­ упорных изделий из композиционных материалов. При нагрева­ нии фосфатных клеев или изделий на их основе происходит де­ гидратация гидратов фосфатов и некоторое их разупрочнение, которое при более высоких температурах компенсируется спека­ нием, что в данной монографии не рассматривается.

Кингери считал, что как адгезия, так и образование межча­ стичных связей проявляются только у кислых фосфатов с водо­ родными связями. Усиленная водородная связь приводит к тому, что поверхность кристаллов кислых фосфатов способна к хими­ ческому взаимодействию с соседними кристаллами. Кроме того, для кислых фосфатов характерна эластичная структура, благо­ даря которой возможно образование большого количества как полиморфных модификаций различного состава, так и кристал­ логидратов, причем для кристаллогидратов различного состава характерны сильные остаточные поля на их поверхности. Дей­ ствительно, наиболее прочные водородные связи найдены в КН2РО4. Как выяснилось, работа фосфатных клеев-цементов возможна не только на основе кислых фосфатов. Если порошко­ вая часть представлена окислами, отвердевание связано с об­ разованием водородных связей между фосфатами и поверхно­ стью еще не израсходованных окислов. Последние становятся своеобразными «активными» наполнителями [52]. Идею связи частиц через водородные связи высказывал еще Дж. Бернал.

Было показано, что при использовании цинкфосфатного це­ мента-клея образуется средний фосфат цинка [53]. При оценке роли состава образующихся фосфатов следует учитывать, что часто для отвердевания цемента-клея необходимо нагревание. В этих условиях трудно ожидать образования кислых фосфатов. Действительно, у клеев-цементов на основе порошка А120 3 обра­ зуется средний фосфат алюминия [54]. Кроме того, показано [55], что в ряде систем происходит переход первично образующегося кислого фосфата в средний. Наличие дополнительного атома водорода в структуре гидрата сказывается на свойствах макро­ структуры твердения (свойства затвердевшего клеевого шва) и, в частности, на его прочностных свойствах. По данным Сычева, Архинчеевой и Сватовской, прочностные свойства клеевого сое­ динения увеличиваются в зависимости от образующихся в клее гидратов в ряду: кислая соль > основная соль > средняя соль. Таким образом, роль водородной связи при образовании контак­ тов на агрегативном уровне, видимо, достаточно велика.

Образование гидратов фосфатов происходит при взаимодей­ ствии ортофосфорной кислоты, чаще всего с окислами. Химиче­ ская природа окисла особенно проявляется в кинетическом факторе, который для фосфатных цементов-клеев играет первостепенное значение и не только определяет характер

63

отвердевания на холоду и при нагревании, но иногда и возмож­ ность использования композиции в качестве клея. Это связано с тем, что слишком энергичное взаимодействие порошковой части клея с фосфорной кислотой, вследствие интенсивного выделения тепла, приводит к значительному разогреванию системы, и клей слишком быстро отвердевает (схватывается). Следует учесть, что вследствие медленного отвода тепла разогрев системы ускоряет реакцию и процесс приобретает автокаталнтический характер. Действительно, по данным исследования [56], кинетические кри­ вые взаимодействия для ряда железо-фосфатных цементов имеют S -образный вид, характерный для автокаталитических процессов. При бурном протекании процесса, когда жидкость ча­ стично испаряется и образуются внутренние напряжения, кле­ евой шов может растрескаться. Следовательно, композиция с таким проявлением взаимодействий непригодна в качестве клея.

Таким образом, при разработке фосфатных клеев-цементов важно учитывать кинетический фактор. Этот вопрос хорошо изу­ чен для систем МеО— Н3Р 0 4. Возможность взаимодействия между окислами и кислотой следует оценивать с двух точек зре­ ния: а) реализуется ли это взаимодействие при комнатной температуре; б) с какой интенсивностью оно протекает. Первое связано с возможностью отвердевания фосфатных клеев без на­ гревания, что во многих случаях очень важно (возможность полу­ чения клеев так называемого «холодного» отвердевания). Вто­ рое— с возможностью вообще получить клей с помощью реак­ ции окисел—кислота. Ответ и на первый и на второй вопросы дает оценка степени основности окисла.

По Кингери, высокая основность окисла приводит к слабой катионно-кислородной связи, преимущественно ионного харак­ тера, и реакция с кислотой протекает бурно. В дальнейшем было высказано мнение, что интенсивность проявления вяжущих свойств в системах окисел—фосфорная кислота является зако­ номерной функцией значения ионного потенциала [57]. На наш взгляд, это положение не вскрывает причин проявления вяжу­ щих свойств дисперсными системами с химическим взаимодей­ ствием. Однако такой подход позволяет до некоторой степени оценить интенсивность взаимодействия между кислотой и окис­ лом.

Окислы, содержащие катионы с высоким значением ионного потенциала, дают композиции, твердеющие при нагревании. Окислы с катионами более низких значений ионного потенциала дают системы, твердеющие при комнатной температуре. Окислы с еще меньшим ионным потенциалом катиона дают быстросхватывающиеся композиции, а окислы с наиболее низкими значе­ ниями ионного потенцала катиона реагируют с фосфорной кис­ лотой настолько интенсивно, что структура твердения не обра­ зуется [57].

Следовательно, степень основности окислов определяет ин­ тенсивность взаимодействия [57]. Такой подход в оценке кинети-

64

веского фактора для возможности образования структуры Твер­ дения удобен, хотя и не является единственным. Так, аналогич­

ные результаты

получены в работе [58], где введено понятие

о «приведенном

тепловом эффекте» Qn, равном Q/n, где Q

тепловой эффект реакции, а п — число молей воды, участвующих в реакции. По значению Qn фосфатные композиции можно раз­ бить на четыре группы:

1)

твердеют только при нагревании (Qn > 0);

2)

твердеют при комнатной температуре (0 > Qn > —50

кДж/моль);

3)твердеют после предварительной пассивации порошка

(—50 > Qn > —84 кДж/моль);

4)клей не твердеет (Qn < —84 кДж/моль). Химические свой­ ства катиона отражает также потенциал поляризации. Значит, окислы, используемые в фосфатных клеях-цементах, по интен­ сивности взаимодействия с кислотой можно разбить на следую­ щие группы *:

Окислы, образующие клей только при выполнении специальных операций, замед­ ляющих взаимодействие окисла с кислотой (охлаждение, применение добавок-замедли­ телей, нейтрализация, пассивация окисла)

Окислы, образующие клей при комнат­ ной температуре

Окислы, слабо взаимодействующие с ки­ слотой и отвердевающие при нагревании

MgO, ZnO, CdO, V20 3, La20 3, Nd20 3 NiO, FeO

CuO, V2O5, NbjOe, Ta2C>5,

Fe20 3, Mn20 3

B20 ,, A120 3,

S i0 2,

Sn 0 2,

P b 02, T i0 2,

Z r02,

Cr20 3

C e02, M n02

 

 

Клеи на основе CaO, SrO и BaO получить нельзя. Фосфатные клеи можно создать не только на основе окислов.

Еще в 1950 г. Кингери подчеркнул, что оптимальными, с позиций получения фосфатных клеев-цементов, являются умеренно твер­ деющие системы порошок—кислота, т. е. указал важность ки­ нетического фактора в реакциях любого типа, используемых в работе фосфатных цементов-клеев. Меняя тип реакции при том же фосфате, можно управлять кинетическим фактором. Так, если окисел мало активен можно перейти к системе Ме(ОН)„ + -f- Н3РО4. Если и это не дает нужного эффекта, то используют порошок металла или нагревание. Однако часто нагревание для инициации твердения нежелательно, поэтому ведут поиски дру­ гих методов.

Было предложено использовать смешанные порошковые ком­ поненты, например, неактивный окисел с активной смесью ТЮ2 + CuO [51]. Анализ возможностей подобной активации ком­ позиции дан в работе [59]. Оказалось, что иногда такой прием позволяет получить цементы холодного отвердевания на основе окислов, твердеющих при нагревании, например при использо­ вании С02О3.

О других, не указанных здесь окислах, данных нет.

3 М. М. Сычев

65

При добавлении в порошковую часть СиО получают цементклей, продукты взаимодействия которого представлены как фос­ фатами кобальта, так и меди. Для большинства же систем, твердеющих при нагревании, например А120 3 (S i0 2, Sn 02, P b02, ТЮ2, Z r02) — H3PO4, введение в порошковую часть СиО оказы­ вается недостаточным для инициирования взаимодействия ука­ занных окислов с кислотой и в этом случае окислы А120 3, S i0 2 или ТЮ2 превращаются в наполнитель. Такие наполнителя влияют на процессы в системе, являясь своеобразными катали­ заторами или ингибиторами фазовых переходов типа аморфное тело — кристалл в твердеющем клее. Нам кажется, что, если использовать вместо СиО другие окислы, например, MgO, СаО и SrO, можно за счет интенсивного выделения тепла и разогрева системы инициировать взаимодействие пассивных окислов с

Н3РО4.

Рассмотрим роль таких активных наполнителей подробнее. Специальные исследования показали, что ТЮ2 является актива­ тором возникновения центров кристаллизации (подложкой), ускоряя процесс выделения гидрата фосфата из раствора [60]. Для кристаллов рутила (ТЮ2) характерна сильная штриховка, которая в случае использования ТЮ2 как наполнителя является местом наивыгоднейшего образования зародышей кристаллов новой фазы. Поэтому добавление к порошку СиО порошка ТЮ2 ускоряет отвердевание системы, несмотря на то, что ТЮ2 без дополнительного нагревания с Н3РО4 не взаимодействует. Кроме того, присутствие ТЮ2 повышает прочность отвердевшего клея. Это связано с тем, что образующиеся к моменту отвердевания системы, кристаллы Си3(Р04)2-ЗН20 имеют меньшие размеры и количество их больше, чем в отсутствие ТЮ2.

Дели ввести в качестве наполнителя Сг20 3, то таких явлений как при введении ТЮ2, не наблюдается. Следовательно, напол­ нители могут быть активными (ТЮ2) и пассивными (Сг20 3). Введение пассивного наполнителя может существенно влиять на прочность, но иногда она повышается, если отвердевший клейцемент, вследствие введения наполнителя, приобретает большую плотность (лучшая упаковка частиц твердой фазы). Кроме того, с помощью инертного наполнителя можно регулировать усадку, коэффициент линейного расширения затвердевшего клея-це­ мента при последующем нагревании [61].

Различия в воздействии ТЮ2 и Сг20 2 на отвердевающий клей особенно ярко видны при образовании фосфатного клея на основе MgO [62]. В этом случае введение наполнителя использо­ вали для снижения вредного влияния слшйком бурного взаимо­ действия MgO с Н3РО4. Если взять порошок в виде смеси, со­ стоящей из 95 вес.% ТЮ2 и 5 вес.% MgO (не пассивированной), то при соотношении Т : Ж = 2,5 клей отвердевает, если же вме­ сто ТЮ2 использовать Сг20 3, отвердевания не произойдет. Это связано с тем, что для нейтрализации отрицательного влияния слишком бурного взаимодействия MgO с Н3Р 0 4, приходится

66

вводить много наполнителя. Если наполнитель активен, то до­ статочно малого количества новообразований, чтобы клей рабо­ тал, если же наполнитель пассивен, то 5 вес.% MgO оказывается недостаточным.

Часто наполнители типа А120 3, рассматриваемые при исполь­ зовании фосфатных цементов, не всегда инертны: так, А120 3 и

Fe20 3 в насыщенном растворе Са (Н2Р 0 4)

2-Н20 и в присутствии

избытка Са-(Н2Р 0 4)2-Н20 (твердая фаза)

вызывает уменьшение

pH среды у границы раздела

фаз раствор—зерна А120 3, в

ре­

зультате чего Са(Н 2Р 0 4)2-Н20

переходит к СаН Р04-2Н20

[63].

Такими же свойствами обладают А1(ОН)3 и Fe(O H )3.

 

Это явление можно использовать для получения твердеющей композиции: порошок Са (Н2Р 0 4)2-Н20 и А120 3 или Fe20 3 (с вы­ сокой удельной поверхностью) затворяют нагретым насыщенным раствором Са(Н 2Р 0 4)2-Н20 (температура смеси должна быть

- 30 °С).

Казалось бы,, что на основе исследования холодной системы MgO — Н3Р 0 4 — Сг20 3 окись хрома следует рассматривать как инертный наполнитель. Однако окись хрома может оказывать

на систему определенное влияние. Так, в системе СиО — Н3Р 0 4

к и с л ы й фосфат

претерпевает фазовое превращение по схеме

гель — кристаллы

уже через 2 мин после смешения порошка

с кислотой. В присутствии же Сг20 3 гелевая структура кислого фосфата сохраняется дольше. Таким образом, Сг20 3 оказывает своеобразное ингибирующее действие, задерживая фазовый пе­ реход кислого фосфата из гелевидного состояния в кристалли­ ческое. Далее, введение ТЮ2 в систему СиО — P2Os активирует переход кислого фосфата в средний, а введение Сг20 3 задержи-

,вает фазовый переход кислого фосфата из гелевидного состоя­ ния в кристаллическое.

Одним из методов регулирования интенсивности взаимодей­ ствия между порошком и кислотой является получение стекол на основе окислов, интересующих исследователя или технику. Так, ZnO, РЬО и СсЮ с фосфорной кислотой дают быстросхватывающиеся клеи-цементы. ZnO или CdO можно пассивировать нагреванием или решить задачу и другим путем, получив стекла на основе этих окислов [64]. Возможности использования стекол

вкачестве основы фосфатных клеев рассмотрены в работе [52]. Рекомендуется [51] использовать стекла более разнообразного состава, чем предлагал Форе. В работе [64] показано как «пас­ сивировать» ZnO, CdO, РЬО, получив на их основе стекла.

Втабл. 17 приведены данные о времени живучести клеев, порошковая часть которых является измельченным стеклом [64]. Стекла получали, оплавляя соответствующие окислы с В20 3. Следует отметить, что при введении достаточно больших коли­ честв В20 3 были получены ликвационные стекла (в таблице помечены звездочкой).

Работа со стеклами особенно перспективна не только для регулирования сроков схватывания, но и с точки зрения

3*

67

 

 

 

 

Таблица 17

Содержание

Время отвердевания стекла, мин

 

 

 

МеО в стекле,

 

 

 

вес.

%

 

кадмиево-борат- свинцово-борат-

 

цинк-боратное

ное

ное

80

7-11

9—22

Мгновенно

70

8 -2 8

2 0 -6 0

»

60

36

-75 *

63 -80

1,5-2

50

85

-250 *

7 0 -1 0 5 *

4 - 5

40

300

-3000 *

120-270 *

6 - 7 *

30

3600-6000 *

150 -240*

150*

обеспечения специальных свойств клеев, например, при получе­ нии высокотемпературных клеев и клеев с высокими электроизо­ ляционными свойствами. В этом направлении перспективны си­ ликатные или алюмосиликатные стекла.

Поверхность некоторых окислов (например; S i0 2, А120 3) обладает кислотными и основными свойствами и содержит как кислотные, так и основные центры (например, MgO, ZnO) [65]. Чтобы сделать возможным твердение при затворении MgO, ZnO фосфорной кислотой, эти окислы подвергают термической пас­ сивации, так как термическая обработка приводит к упорядоче­ нию решетки, что снижает активность окисла. Однако при этом происходит еще одно явление, несомненно влияющее на скорость реакции окисла с кислотой. По данным исследования [66], по мере повышения температуры прокаливания MgO сила основ­ ных центров на поверхности окисла уменьшается, а кислотных — возрастает.

Рассмотрим возможные способы регулирования интенсивно­ сти взаимодействия в композиции порошок окисла—кислота для

обеспечения возможности использования композиции в качестве клея:

При отсутствии или недостаточной скорости взаимодейст­ вия с кислотой порошка МеО

гг

При. слишком бурном взаимодействии порошка МеО с ки­ слотой

а) Использование вместо МеО порошков

б)

МеОН или Me.

 

Использование смеси порошков МеО +

 

+ МеО (активн.), МеО + МеОН, МеО +

 

-Ь Me.

 

 

в )

Нагревание

композиции до 200—300 °С.

а)

Использование вместо МеО кислой соли

б)

или стекла на основе МеО.

 

Термическая

пассивация

композиции

 

при 1300—1500 °С.

 

в) Работа с плавленым окислом.

г)

Разбавление окисла инертным порошком.

д)

Частичная нейтрализация

кислоты тем

 

же или иным окислом.

 

Указанные технологические приемы пригодны не только для получения фосфатных клеев-цементов, но и для любых типов клеев, в основе работы которых лежат реакции образований

68

солей-гидратов, а также при использовании в качестве жидкости затворения других кислот или смесей кислот, щелочей, раство­ ров солей. С интенсивностью взаимодействия между порошком и кислотой связан также, в известной мере, фазовый состав но­ вообразований и их фазовые превращения.

Так, в ЛТИ им. Ленсовета показано, что характер новообра­ зований при работе фосфатного клея-цемента, твердеющего без нагрева, связан с интенсивностью и тепловым эффектом реак­ ции: чем интенсивнее протекает реакция, и чем она более экзотермична, тем больше кристаллов в продуктах реакции. Следует помнить, что вначале всегда новая фаза выделяется в аморфном

состоянии.

Хорошо закристаллизованные продукты образуются

в системах

MgO — H3P 0 4, CuO — H3P 0 4, ZnO — H3P 0 4, CdO —

Н3Р 0 4, т. е. в системах с

интенсивной реакцией окисла с кисло­

той. Аморфные продукты

долго не кристаллизуются в системах

Н3Р 0 4 — Fe20 3 (Ti02, А120 3, S i0 2, Zn02, Сг20 3), хотя для боль­ шинства этих систем процесс взаимодействия окисла с кислотой возможен только при их нагревании.

Таким образом, системы, в которых окислы бурно реагируют с кислотой, дают кристаллические продукты, а в системах, в кото­ рых для начала реакции требуется энергия извне, новообразова­ ния долгое время сохраняют аморфность.

Поскольку на интенсивность взаимодействия между кисло­

той и окислом влияют как состав порошковой

части

(Me > '

> МеОН > МеО > соль слабой кислоты), так и

состав

жидко­

сти затворения (концентрация, частичная нейтрализация, введе­ ние в раствор других катионов), то с помощью вышеуказанных приемов можно влиять на характер продуктов взаимодействия (аморфностькристалличность), что сказывается на физико­ механических и адгезионных свойствах клея.

Была исследована [8, гл. I] закономерность влияния вводи­ мых в затворитель катионов на твердение суспензии флорид­

ского каолина. Если

ввести в

жидкость затворения катионы

с большими ионными

радиусами

(Са2+, Ва2+) прочность затвер­

девшего цемента-клея снижается, а введение катиона с неболь­ шими ионными радиусами (Al3+, Mg2+, Ве2+) приводит к сущест­ венному повышению прочности затвердевшего клея. В таком случае составы продуктов, участвующих в работе клея, услож­ нятся и будут представлены уже фосфатами двух катионов. Однако характер влияния добавления катионов пока не совсем

выяснен.

В работе [67] показано, что одной из причин изменения фи­ зико-механических свойств затвердевшего цемента-клея при введении посторонних ионов является изменение фазового со­ стояния новообразований и их пористости. Так, прочность клеяцемента увеличивается в три-четыре раза, если кислоту нейтра­ лизовать более чем на 50% окислами трехвалентных металлов

.(например, А120 3, Fe20 3). Если цинкфосфатный цемент-клей за­

69

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ