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1、第2卷1999年第3期四川化工与腐蚀控制9聚合磷酸铝水玻璃固化剂及应用袁爱群黄平(广西化工研究院,南宁,530001)摘要介绍了聚合磷酸铝的固化机理及在各种水玻璃材料中的应用,测试数据表明,该固化剂无毒无公害,固化性能优异。关键词:水玻璃固化剂聚合磷酸铝磷酸→混合→聚合反应→粉碎→聚合磷酸铝氧化铝一、前言2.产品质量指标水玻璃由于存在易溶于水的碱金属离按合成工艺合成的聚合磷酸铝,其技术子,固化后残留有水溶性碱,从而耐水性差、质量如表1所示。易返潮、不适用于潮湿环境。故以水玻璃为基表1聚合磷酸铝的质量指标料的材质,必须加入一定的固化剂来改
2、善其项目指标耐水性和固化性能。常用的固化剂有金属氧外观白色或灰白色粉末化物、无机酸、氟硅酸盐等。但这些固化剂在酸性度(mol/g)1-6.3使用过程中,还存在许多不理想之处。因此人pH值2.5-4.5们一直在寻找新型的固化剂。较理想的固化含铁量(%)<0.5剂应具有以下特点:(1)产品无毒或低毒,生密度(g/cm3)2.3-3.5产过程无污染。(2)固化速度适中,不出现早粒度(目)<160凝或不凝现象。(3)固化后性能要比以往的固水份(%)<5化剂好,达到行业标准。水溶盐<3依据上述要求,我们合成了聚合磷酸铝水玻璃固化剂,它不仅有效地克
3、服了传统固化剂的不足,而且无公害,符合环境保护的需3.固化机理探讨要。水玻璃中以钠水玻璃最为常用,钠水玻二、技术指标及固化机理O璃的结构式为:Na-O-〔Si-O-〕n-Na其中:n为模数值。钠水玻璃耐水性差是1.合成工艺+由Na的水溶性而引起的,最直接有效的方+聚合磷酸铝是以磷酸和氧化铝为原料,法是用疏水的基团或离子替代Na。聚合磷+++按特定的P/Al比例混合,经聚合反应和添酸铝能提供H,通过H替代Na,促进钠加化学添加剂处理而得到的产品。其工艺流水玻璃的胶凝作用。以聚合度为3的聚合磷程示意如下:酸铝为例,其胶凝过程表示如下:10四
4、川化工与腐蚀控制第2卷1999年第3期水解3++2H++P5-表2.不同固化剂的性能比较AlH2P3O10Al3O10Na2SiO3+2H++H2O→2Na++Si(OH)4用量钠水玻璃珍珠岩抗压强度固化剂煮后外观OHOHOH(g)(g)(g)(MPa)2HOSiOH→HOSiOSiOH+H2O空白0160100溃散0OHOHOH聚磷酸铝16160100完好1.7最后进一步生成含硅的块状聚合物:氧化锌16160100少许掉粉0.75SiOSiOSiK-粘16160100完好1.53OOO氟硅酸钠16160100少许掉粉1.2SiOSiO
5、Si注:K-粘为进口聚合磷酸铝由上反应可知,钠水玻璃的固化速度取2.在耐酸混凝土中的应用+决于聚合磷酸铝水解生成H的速度。经测通常耐酸混凝土中使用氟硅酸钠作固化定,聚合度为3的磷酸铝是一种低强度(pKa=+1.5-1.6)的固体酸,其水解生成H+速剂。由于氟硅酸钠有毒,存放过程易吸潮结度适中,固化反应温和;同时它的酸值高(可块,故不能用于食品工业,而且在酸处理养护达6.3mlq/g),固化性能显著。时放出HF有毒气体,直接危害人们的身体健康。用聚合磷酸铝替代氟硅酸钠既可以避4.聚合磷酸铝的毒性试验免以上的不足,又能达到建筑防腐材料的规产
6、品经口服急性毒性试验,对老鼠半致范要求。死量LD50=18.0g/kg,属无毒级。另外,在兔试块配方:钠水玻璃100份,聚合磷酸铝的破伤皮肤和不破伤皮肤上,对皮细胞组织15份,铸石粉等300份。调成耐酸砂浆,其初进行一次性刺激试验,结果未发生红疹、浮凝时间为2.17h,终凝时间为5.42h。肿、及其它异常现象,故产品对皮肤无刺激试块尺寸:3×3×3cm,试块成型后常温性,使用安全。养护2周,未经酸处理即浸入酸中,经30天浸泡,试块无裂纹、无溃散,其抗压强度测定三、应用试验值见表3。同时,对试块进行了吸水率试验,其吸水率在8-10%范围,
7、小于规定的15%,说明该水玻璃胶泥抗渗透性好。1.在无机模塑材料中的应用表3.聚合磷酸铝固化胶泥浸泡30天结果将固化剂与珍珠岩混合,加水玻璃充分原强度浸泡后强度腐蚀介质外观评定搅拌,在钢模内成型7.07×7.07×7.07cm,(MPa)(MPa)放置7天,进行防水性能试验。模块经100℃20%H2SO431.233.5无变化耐沸水煮2h后测其抗压强度,结果见表2。20%HCl31.537.1无变化耐由表2可以看出,聚合磷酸铝作为钠水20%HNO331.435.1无变化耐玻璃固化剂,其性能优于其它固化剂,与进口85%H3PO432.13
8、3.2无变化耐同类产品相当,可以满足轻质骨材成型体的20%NH4Cl31.040.1无变化耐耐压强度(1.47MPa)要求。应用实例:某工厂耐冷热磷酸腐蚀地面,以聚合磷酸铝为固化剂,钠水玻璃为粘结剂,配以耐
