Способ получения вяжущего

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении неорганических вяжущих для соединения и фиксации деталей прецизионных приборов, в частности, в электронной и электротехнической промыш- 'ленности. Целью изобретения является снижение внутренних напряжений и повышение прочности. Способ получения вяжущего осуществляют путем предварительной обработки корунда 1-6 раз попеременно при 200-300°С парами оксихлорида фосфора и воды, удаления после каждой стадии обработки физически сорбированных газообразных продуктов сухим воздушным потоком и последующего затворения жидким натриевым стеклом, модифицированным 'тринатрийфосфатом в количестве 0,3~3»5% от вяжущего. Способ обеспечивает прочность 108-172 МПа, внутренние напряжения 0,9-1,8 МПа. 3 табл.тсИзобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении не- .органических вяжущих для соединения и фиксации деталей прецизионных приборов, в частноЬти, в электронной и электротехнической промышленности.Целью изобретения является снижение внутренних напряжений и повышение прочности.Сущность способа заключается в том, что обработка поверхности корунда путем нанесения фосфороксидных слоев и модифицирование жидкого стекла тринатрийфосфатом обеспечивает возникновение полимерных связей между поверхностью корунда и модифицированным жидким стеклом./Обработка корунда Попеременно парами POClj и Н20 создает на поверхности равномерно чередукнциеся фосфороксидные и гидроксильные группы различной химической активности, а модифицирование жидкого стеклэ тринатрийфосфатом приводит к усилению процесса полимеризации и образованию, связей -Si-0-P-. При взаимодействии обработанного корунда с модифицированным жидким стеклом на его поверхности, наряду со связями -Si-0-Si-, -Si-0-Al- возникают связи -Si-0-P-. Равномерное чередование связей различной природы и различной силы приводит к снижению внутренних напряжений при отвердевании, а образование связей -Si-0-P- к повышению механической прочности. Причем лучшие резуль-СПоо

!

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 28 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4695462/33. (22) 11.04.89 (46) 07.02.92. Бюл. И 5 (72) И.Н.Медведева, М.М.Сычев, Г.А. Богоявленская, С. BËíàíüåâà, О.В.Максарева, А.А.Малков, А.А.Малы- . гин, В.И.Гаврюсев и Т.С.Кузнецова (53) 666. 972 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР и 355123, кл. С 04 В 12/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 635064, кл. С 04 В, l2/04, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО (57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получе- : нии неорганических вяжущих для соединения и фиксации деталей прецизионИзобретение относится к промышленности строительных материалов- и может быть. использовано при получении не, органических вяжущих для соединения и фиксации деталей прецизионных.при.- . боров, в частности, в электронной и электротехнической промышленности.

Целью изобретения является снижение внутренних напряжений и повышение прочности.

Сущность способа заключается в том, что обработка поверхности корун- да путем нанесения фосфороксидных слоев и модифицирование жидкого стекла тринатрийфосфатом обеспечивает возникновение полимерных связей между поверхностью корунда.и модифицированным жидким стеклом. г, Я0„„1710531 А1

2 ных приборов, s ч а с т нHоoсcтrи, в электронной и электротехнической промыш ленности. Целью изобретения является снижение внутренних напряжений и повышение прочности. Способ получения вяжущего осуществляют путем предвари-. тельной обработки корунда 1-6 раз попеременно при 200-300 С парами окси" хлорида фосфора и воды, удаления после каждой стадии обработки физичес- ки сорбированных газообразных продуктов сухим воздушным потоком и последующего затворения жидким натриевым стеклом, модифицированным "тринатрийфосфатом в количестве 0,3-3,53 от вяжущего. Способ обеспечивает проч- ность 108-172 МПа, внутренние напряжения 0,9-1,8 МПа. 3 табл. а

Обработка корунда попеременно парами РОС1З и Н20 создает на поверхности равномерно чередующиеся фосфороксидные и гидроксильные группы раз- .

1иа б. личной химической активности, а модифицирование жидкого стекла тринат- © рийфосфатом приводит к усилению.про- Ж. цесса полимеризации и образованию связей -Si-О-Р-. При взаимодействии обработанного корунда с модифициро" ванным жидким стеклом на его поверх« ности, наряду со связями -Si-О-Si-, -Si-О-Al- возникают связи -Si-О-Р-.

Равномерное чередование связей различной природы и различной силы приводит к снижению внутренних напряжений при отвердевании, а образование связей -Si-О-P- к повышению механической прочности. Причем лучшие резуль3 1710531 таты достигаются при 6-кратной обра- Получение фосфороксидных структур ботке корунда, которая обеспечивает на поверхности корунда осуществляют минимальные внутренние напряжения и путем обработки последнего парами максимальную механическую прочность РОС1Э ° При этом протекает реакция за счет частичного перекрывания по5 с поверхностными активными центрами верхности корунда фосфороксидными группами и активного влияния подложки () з (Al 0-)»РОС1 -»+ на химическое взаимодействие корунда (1) с модифицированным жидким стеклом с образованием связей различной силы. даления из ытка РОС1 и

Повышение кратности обработки больше побочного и по очного продукта реакции HCl на

6 снижает воздействие подло>кки, при- поверхности б ерхности о разуются соответствующие водя к возникновению однотипных свя- структуры, химически связанные с образей, что увеличивает внутренние íà- 15 батываемым мате и материалом. арафазный гидП ф пряжения при отвердевании вяжущего и Ролиз продуктов Реакции (1) приводит к снижает эффект повышения механичес- получению ф кой прочности. получению ос ороксидных структур (=A1-0-)„ РОС1 „+З-пН,О- (=А1-0-),„Р(ОН) +

+3»НС1 (2)

В табл. 1 приведены свойства вяжущего, полученного по предлагаемому способу, и прототипа. Приведенные в табл. 1 данные показывают, что предлагаемый способ получения вяжущего позволяет изготавливать высокопроч55

Последующая попеременная обработка парами РОС1, и Н20 сопровождается наращиванием фосфороксидного слоя, обволакивающего каждую индивидуальную ча" 25 стицу корунда m(=A1. — 0-)» Р(ОН) >>+3-п>РОС1 - ((=Al-„

-0-)» Р(О) ») m РОС1,„+п>НС1, (3) ((=Аl -0-) > Р (О) q >Д РОС1 +3-п>Н2 О.-+ 30

- ((=А1-0-) >> Р (0)>->>) P (OÍ) +3-mHC L (4)

Способ осуществляют следующим образом.

Корунд с г=5-30 мкм загружают в ре-35 актор, выдерживают в токе осушенного воздуха и обрабатывают парами РОС1

4 з при 300 С до насыщения.. Избыток РОС1, и образующийся хлористый водород уда 40 ляют сухим воздухом. Затем образец обрабатывают парами воды в токе воздуха. Обработку повторяют 6 раз. После сушки прлученный продукт выгружают. Жидкое HaTpNeeoe стекло смешива- 45 ют в гомогенизаторе Na PO при 60 С в течение 7 мин. Полученной жидкостью затворяют обработанный корунд. Данное . вяжущее после отвердевания при 150 С в течение 2, ч дает материал с низкими внутренними напряжениями и высо50 кими механическими. свойствами. ный материал с низкими внутренними напряжениями при отвердевании.

Оптимальное количество обработки корунда парами POCl и Н О в пределах от 1 до 6. Увеличение кратности обработок корунда более 6 раз приводит к снижению прочности и увеличению внутренних напряжений, что обьясняется снижением воздействия подложки за счет увеличения количества слоев на поверхности.

Нижний температурный предел 200 С выбран из-за .наличия в продуктах парофазной обработки корунда, проводимой при температурах ниже 200 С, остаточного негидролизующегося хлора, присутствие которого недопустимо в прецизионных приборах. Верхний предел обусловлен. критической температурой РОС1,, составляющей 323 С, выше которой исключается возмс1жность протекания реакций (1)-(4).

Оптимальное количество модифици-. рующей добавки На,Р04. находится в пределах 0,3-3,5 мас.3. Выше 3,5мас.Ф

Иа, Р04 наблюдается коагуляция жидкого стекла и снижение прочности затвердевшего вяжущего. Снижение содер" жания Na>P04. ниже 0,3 мас.% недостаточно для усиления полимеризующей способности фосфатных. группировок.

Модифицирование жидкого стекла необходимо проводить в температурном интервале 50-60 С. Выше 60 С наступает усиление коагуляции жидкого стекла, снижение же температуры ниже 50 C резко повышает время гомогенизации с

5-8 до 15-30 мин, что неэкономично.

Время гомогенизации 5-8 мин обеспечи-. вает переведение в раствор Na>POy и образование необходимых структур.

Вяжущее служит для соединения и фиксации деталеи прецизионных прибо5 ров, т.е. выполняет роль компаунда, заполняющего необходимые объемы..lloэтому главными характеристиками таких материалов являются механическая прочность и малые внутренние напряжения. Удельный расхор компаунда высчи,тывается из жидко-твердогo соотношения и физических характеристик ком-. понентов (удельный вес и т.д.). Из состава вяжущего видно, что для заполнения 1 смз объема необходимо 3,54,5 r вяжущего. Толщина шва при использовании композиции как компаунда не регламентируется, что является положительным качеством нового вяжущего, так как малые внутренние на пряжения и большая механическая прочность гарантируют высокое качество затвердевшего материала. При исполь- 25 зовании композиции в качестве клея толщина шва может. находиться в пределах десятых-сотых микрон. Адгезия к различным подложкам играет определенную роль для компаунда, а также пред- 30

Таблица 1

Пример

Время обработки . силиката натрия, мин

Внутренние напряжения, ИПа

Прочность при сжатии, ИПа

Состав вяжущего, мас.3

Температу а обработки, С .

Силикат Тринатрийнатрия фосфат

Корунд силигката натрия корунда количество фосфатных моносло»

+) содержание, мас.Ф

66,0 0

66,0 1 .66,0 2

66,0 4

66,0 6

66,0 8

66,0 6

31,6

31,6

31,6 31;6

31,6

31,6

46,5

2

4

5 р, 6

60 7 55,0 4,4

300 60 5 108 0 1»8

300 55 . 7 108,0 1.,7

250 60 7 140,0 1,3

300 60 7 172,0 0,9

300 60 5 125,0 1,4

Наблюдается коагуляция жидкого стекла, поэтому вяжущее затворить невозможно

300 60 5 150,0 0,9

200 60 5 162,0 1,1

300 50 8 150,0 1,2

300 - - . 120,5 1,4 300 60 4 112,0 1,6

180 60 7 82,0 1,9

323 60 7, 58,5 4,3

300 45 7 118,0 1,5 .

300 65 Наблюдается коагуллция жидкого стекла, вяжущее затворить невозможно

7, 98,0 2,8

2,4 2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

4,0

3,5

2,7 .

0,3

2,4

2,4

2,4

2,4

2,4

46,5 . 3o,3

32,7

34,0

31,6

31,6

31,6

31,6

31,6

9

11

12

13

14

l5

50,0 6

66,0 6

65,0 6

66,0, 6

66.,0 6

66,0 6

66,0 6

66,0 6

66,0 6

17 66 0 Обработка 31 6 2 4

АХФС

1 ставляет интерес для выявления и расширения областей применения.

Количество модификатора жидкого стекла и свойства приведены в табл.3.

Из приведенных данных следует, что применение вяжущего, полученного предлагаемым способом, может быть как в качестве компаунда,,так и в качестве клея, что определяется таким новым

-свойством, как низкие внутренние напряжения при затвердевании, а также высокой механической и достаточной адгезионной прочностью. ф о р м у л а изобретения

Способ получения вяжущего путем затворения порошка корунда модифицированным жидким натриевым стеклом, отличающийся тем, что, с целью снижения внутренних напряжений и повышения прочности, предварительно корунд 1-6 раз попеременно обрабатывают при 200-300оС парами оксихлорида фосфора и воды и удаляют после каждой стадии обработки физически сорбированных газообразных продуктов cy"" хим воздушным потоком, а затворение осуществляют жидким натриевым стеклом, модифицированным тринатрийфосфатом в количестве 0,3-3,.53 от вяжущего.

1710531 табл. 1.

«4

Продогукение

Прочность при сжа". тин, НПа

Внутренние . наСостав вяжущего, мас.3

Температура обра" боткн, С

Пример

Тринатрий" фосфат

Силикат натрия

Корунд пряжения, ИПа, корунда силиката натрия количество фосфатных моносло» ев содержание, мес.3

Про- 68,0 30,0 Алюминат тотил натрия.нце, лочь 2,0

4,8

39,0

1Крвтность обработки корунда парами РОС1 и НдО г

Таблица 2 !

Прочность при отрыве, МПа, к под- ложкам

Состав вяжуцего,мас.4

Иодифицированное. жидкое стекло

Корунд модифицированный

»

Медь Титан

Никель

Алюминий

66,0 34,0 (2 слоя)

66,0 (6 слоев) 34, 0

10,0

9,0

7,5

8,0

10,7 I 0,0

12,0.

Табли ца 3

Температура обработки, С

6с,,МПа

Количе" ство фосфатных моносло» ев. силиката натрия корунда

Составитель T.Ñåëü÷åíêîâà

TехРед д.Олийнык

Редактор А.Иотыль

КорректорЛ.Пилипенко

Заказ 309 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Содержа" ние ко рунда, мас. Ф

66,0

50,0

66,0

66,0..

66 Фо

66,0

66,0

6

6

Содержание модифициро" ванного жидкого стекла, мас. е

34,0

50,0

34,0

34.,4

34,0

34,0

34,0

Количество

Ма РО сверх

1004 жидкого стекла

7 52

7,52

8,57

0,90

5,93

11,48

300 60

300 60

200 60

300 50, 200 60

300 60

Время. обработки силиката натрия, мин

Время обработки силиката нат-рия, мин

5

8

Внутреннее напряжение, МПа

172,0 0,9

150,0 0,9

162 0 1,1

150,0 1,2

158,0 1,1

120,5 1,4

160;0 1,0