ФОСФАТНЫЕ СВЯЗКИ
К фосфатным связкам относятся: ортофосфорная кислота, фосфаты натрия (применяемые так же, как моющее средство), алюмохромофосфаты [СгпА1(4—п)Х Х(НгР04) 12]л=1,2,з, глинистофосфатные связки, алю - мофосфаты и др.
Твердение бетонов с фосфатными связками обусловливается образованием кислых фосфатов, полимеризацией и поликонденсацией при их нагревании, а также образованием нерастворимых фосфатов при взаимодействии с оксидами огнеупорных заполнителей.
В общем процесс связывающего действия фосфатных препаратов представляется довольно сложным. В смесях фосфатных связок с кремнеземсодержащими материалами происходит частичное замещение группы [Si04]4- на группу [РО4]3-, в которой «мостиковые» КИСЛОрОДЫЗэР—О—Рзэ имеют большую силу связи, чем в =Si—О—Si=, а в целом группа [Р04]3~ более склонна к полимеризации, чем кремнекислородные тетраэдры. Водород в кислых фосфатах способен образовывать так называемые водородные связи: М(А)—Н...М{ву С одним из атомов (А) «мостиковый» водород связан значительно сильнее (за счет ковалентной связи), чем с другим (В), последняя связь и называется водородной, ее изображают точками. Водородная связь по прочности несколько сильнее ван-дерваальсовой. Однако она на порядок слабее ковалентной связи. Водородные связи играют важную роль в процессах ассоциации молекул, связывания и твердения.
Ортофосфорная кислота при нормальной температуре связывает оксиды: CuO, NiO, FeO, Fe203, Мп203иУ20з< Оксиды: А120з, Сг203, Со203, Si02, ТЮ2, Mn02, Zr02 связываются Н3Р04 при нагревании в интервале температур 100—300° С. Смеси с Na20, MgO и СаО при обычных температурах взаимодействуют бурйо, образуя" хрупкие структуры.
Алюмофосфатные связки представляют собой коллоидные растворы алюмофосфатов, полученные в результате взаимодействия гидрата технического глинозема с разбавленной ортофосфорной кислотой.
Используют три вида связок в зависимости от степени замещения водорода катионами:
1) раствор однозамещенного алюмофосфата (условное обозначение 1АФС) А1(Н2Р04)3; его готовят из смеси 14% гидрата глинозема А1(ОН)3 (полупродукт производства глинозема марок ГО и Г00) и 86% технической 60%)-ной ортофосфорной кислоты. Плотность раствора; ■1,54—1,55;
2) раствор двузамещенного алюмофосфата (2АФС) А12(НР04)3; его готовят из смеси 21% гидрата глинозема и 79%) технической 50%-ной ортофосфорной кислоты. .Плотность раствора 1,49—1,51;
3) раствор трехзамещенного алюмофосфата (ЗАФС) ,А13(Р04)3; его готовят из смеси 22% гидрата глинозема и 78% технической 50%)-ной ортофосфорной кислоты. Плотность раствора 1,55—1,56.
Растворы приготовляют на месте производства огнеупорных бетонов. Для этого гидрат технического глинозема размалывают в шаровых мельницах до получения частиц менее 60 мкм и засыпают при перемешивании в кислотоупорный реактор с разбавленной ортофосфорной кислотой. Раствор можно хранить до 2 мес.
Глинофосфатная связка образуется при взаимодействии ортофосфорной кислоты с каолинитом. В результате взаимодействия получается ряд соединений в зависимо - .сти от температуры реакции и отношения А1203/Р20б. ■ Взаимодействие начинается при 60—80° С и протекает - Медленно с образованием тетра-ортофосфата алюминия, .С повышением температуры и началом дегидратации каолинита процесс ускоряется. Образование только орто - .фосфата алюминия А1Р04 получается при молярном отношении А1203/Р205> 1, силикофосфатов (Si02-2P205) и тетраалюмофосфата при А1203/Р205<1.
Дегидратация и кристаллизация образовавшихся фосфатов заканчиваются в интервале 800—1000° С после полной дегидратации каолинита. Плавление силико - .фосфатов происходит в интервале 1120—1290° С. Наиболее интенсивно расплавленные силикофосфаты и тетра - - а-люмофосфаты разлагаются с выделением газообразного Р205 при 1400—1500° С. Ортофосфат алюминия в этих условиях не плавится и разлагается значительно медленнее. Фосфатные связки при одновременном присутствии глиноземсодержащих добавок при А1203/Р20б;5ї2 замедляют перерождение кварца в кристобалит.
Натрийфосфатные связки: ортофосфат натрия Na3P04, триполифосфат натрия NasP3Oi0, гексаметафосфат натрия (NaP03)6 в товарном виде представляют собой сухие растворимые в воде порошки. Они подразделяются на полифосфаты общей формулы (Na„+2P пОзп+і) и мета - фосфаты общей формулы (NaP03)n, где п от 1 до 10е. Вяжущие свойства определяются анионной частью нат - рийфосфатов и степенью полимеризации.