專(zhuān)利名稱(chēng):磷酸鹽溶液及其作為粘合劑的應(yīng)用的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于磷酸鹽水溶液及其用途。
磷酸鋁水溶液可作為粘合劑、結(jié)合劑或涂料廣泛地應(yīng)用于要求熱穩(wěn)定性或速凝性的多種用途中。磷酸鋁溶液可用作耐火砂漿/塑料制品和模制品的粘合劑，尤其是高鋁耐火材料的粘合劑;可用作硅鋼涂料，為了提供變壓器磁心層間電阻(美國(guó)專(zhuān)利2745203號(hào));可用作涂敷和粘合耐火纖維材料的基體組份(專(zhuān)利合作條約申請(qǐng)?zhí)朩085/01676號(hào));可用作粘著集料構(gòu)件的活性組份(美國(guó)專(zhuān)利4419133號(hào));可用作無(wú)機(jī)樹(shù)脂體系的活性組份，這種樹(shù)脂體系可作結(jié)合劑，應(yīng)用廣泛(美國(guó)專(zhuān)利4141744號(hào)和4504555號(hào));還可用作多孔陶瓷材料的活性組份(美國(guó)專(zhuān)利3148996號(hào))。磷酸氫鎂水溶液也可用作高溫作業(yè)中的粘合劑及硅鋼涂料。商品磷酸鋁溶液和磷酸氫鎂溶液都含有游離磷酸。
許多含磷酸鋁溶液的組成物都是在室外配制和/或使用的，也許需要在戶(hù)外進(jìn)行運(yùn)輸、貯存和/或摻和磷酸鋁溶液。磷酸鋁溶液的結(jié)晶點(diǎn)和冰點(diǎn)都相當(dāng)高，例如，50%的溶液，其結(jié)晶點(diǎn)為5°F(-15℃)，冰點(diǎn)為-10°F(-23℃)，這在寒冷天氣進(jìn)行室外運(yùn)輸、貯存、摻和或使用含有各種成份的磷酸鋁水溶液就有諸多不便。特別是當(dāng)氣溫低于-10°F(-23℃)時(shí)，貯存設(shè)備及輸送管線(xiàn)需要加熱保溫。
我們報(bào)道的含磷酸鋁的水溶液，其結(jié)晶點(diǎn)及冰點(diǎn)都有所降低，因此減少了冷天運(yùn)輸、貯存、配制和使用含各種成份磷酸鋁水溶液的一些困難。
本發(fā)明所提供的磷酸鹽水溶液含有下述各組份(Ⅰ)磷酸二氫鋁;(Ⅱ)一種堿金屬鹽，或一種堿土金屬鹽，或鋁鹽，或上述金屬的混合鹽，和至少一種像磷酸這樣的強(qiáng)酸，但如果用的是鋁鹽時(shí)，所用的酸應(yīng)該比磷酸更強(qiáng);(Ⅲ)磷酸。組份(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)的總重量含量為30-55%，組份(Ⅱ)中的金屬與組份(Ⅱ)中金屬和組份(Ⅰ)中鋁之和的摩爾百分比為1-65%，磷酸(Ⅲ)(以H3PO4表示)與組份(Ⅱ)中金屬和組份(Ⅰ)中鋁之和的摩爾百分比為0.5-100%。
在本發(fā)明所提供的溶液中，組份(Ⅱ)中的金屬是堿金屬(如鋰，鈉或鉀)，或堿土金屬(如鈣，鍶，鋇或鎂)，或鋁，或上述金屬的混合物。組份(Ⅱ)中的金屬鹽至少是像從磷酸那樣的強(qiáng)酸制得的鹽(即其最大的pKd值與磷酸的一級(jí)離解常數(shù)pKd值相當(dāng))，這種強(qiáng)酸如磷酸本身，或硫酸、硝酸或鹽酸，但如果組份(Ⅱ)中的金屬是鋁時(shí)，所用的酸應(yīng)比磷酸更強(qiáng)，如用硫酸，硝酸或鹽酸，或這些酸的混合物。當(dāng)組份(Ⅱ)中的金屬是一種堿金屬或堿土金屬時(shí)，其鹽最好是磷酸衍生鹽。組份(Ⅱ)中的金屬鹽最好是磷酸二氫鎂或磷酸二氫鈣，尤以磷酸二氫鎂更佳。堿金屬鹽可用磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀?？捎米鹘M份(Ⅱ)的其他鹽還有硫酸鎂和硫酸鋁。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，組份(Ⅱ)的鹽是一種磷酸二氫鎂和硫酸鋁的混合物。在本發(fā)明的溶液中，其組份(Ⅰ)和(Ⅱ)含有鋁離子，鎂離子，磷酸二氫根離子和硫酸根離子。
組份(Ⅱ)中的金屬與組份(Ⅰ)中的鋁和組份(Ⅱ)中的金屬之和的摩爾百分比為1-65%，例如1-60%，1-45%，2-30%等。最好為6-20%，如10-20%，14%左右等，所制得的溶液其結(jié)晶點(diǎn)大大降低，而粘合性能又與不加組份(Ⅱ)的磷酸鋁溶液的性能基本相似。本發(fā)明制備的溶液具有非常合適的結(jié)晶點(diǎn)，即其結(jié)晶點(diǎn)在-26.1℃至-34.4℃(-15°F至-30°F)范圍內(nèi)。對(duì)于在極低溫下使用的其結(jié)晶點(diǎn)已大大降低的溶液，組份(Ⅱ)中的金屬所占的摩爾百分比可為20-6%，如20-50%，尤其用堿土金屬(特別是鎂)更為如此。
本發(fā)明的水溶液，按重量計(jì)，(Ⅰ)、(Ⅱ)兩種組份的含量一般為40-55%，較好的應(yīng)為45-55%，如50%(重量)左右;總濃度為45-53%的溶液比更高濃度的溶液具有更好的穩(wěn)定性。按重量計(jì)，溶液中各組份的含量最好為組份(Ⅰ)40-52%，如40-50%;組份(Ⅱ)1-15%，如5-15%，具體說(shuō)組份(Ⅰ)的含量為40-52%時(shí)，組份(Ⅱ)的含量反過(guò)來(lái)是10-1%，如使用磷酸二氫鎂時(shí)，組份(Ⅰ)、(Ⅱ)占總重量的47-53%。因此，溶液中組份(Ⅱ)的含量可以為1-9%，如3-7%，5%左右，組份(Ⅰ)含量可為41-49%，如43-47%，45%左右。較可取的溶液濃度是40-52%(重量)的磷酸鋁，1-15%(重量)的磷酸二氫鎂，鎂與鎂、鋁之和的摩爾百分比為5-15%。
在本發(fā)明的溶液中，組份(Ⅲ)是磷酸，它與組份(Ⅱ)中金屬和組份(Ⅰ)中鋁之和的摩爾百分比為0.5-100%，較可取的為5-60%，如5-50%，尤以10-50%，如10-25%，譬如大約20%為更好。磷酸(Ⅲ)(以下稱(chēng)作“游離磷酸”)是過(guò)剩磷酸，即與組份(Ⅰ)、(Ⅱ)中的金屬完全反應(yīng)產(chǎn)生磷酸二氫鹽后剩余的磷酸溶液中的游離酸和與磷酸二氫鹽絡(luò)合的酸(如果存在的話(huà))是無(wú)區(qū)別的。組份(Ⅲ)磷酸與組份(Ⅱ)中的金屬的摩爾百分比通常為0.5-200%。
本發(fā)明含有磷酸二氫鋁、堿金屬或堿土金屬的磷酸二氫鹽及磷酸的上述混合溶液，其磷酸根含量(以P2O5表示)高于生成磷酸二氫鹽所需的化學(xué)計(jì)算量。溶液中P2O5的含量與金屬和鋁的含量有關(guān)系，即P2O5的當(dāng)量數(shù)大于鋁和堿金屬或堿土金屬的當(dāng)量數(shù)之和，用方程式表示為%P2O5＞4.2A+ (71B)/(MB) + (142C)/(MC)式中%P2O5是溶液中磷酸根的重量含量，A，B和C分別為Al2O3，堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物的重量百分?jǐn)?shù)，MB和MC分別為堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物的分子量。溶液中P2O5的最佳含量應(yīng)滿(mǎn)足下面的關(guān)系式4.2A+ (71B)/(MB) + (142C)/(MC) ＜P2O5＜4.2A+ (106B)/(MB) + (213C)/(MC)溶液中P2O5的含量應(yīng)比其中的鋁及其他金屬所需的化學(xué)計(jì)算量過(guò)量1-5%，如2-3%(重量)為宜。
由于這些溶液中含有過(guò)量的磷酸，因此，它和前面敘述的像用作食品添加劑的磷酸鈉(或鉀)鋁〔分子式為NaAl3H14(PO4)4H2O〕溶液(例如見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利3311448號(hào)和4375456號(hào))或相應(yīng)的鉀鹽晶體均不相同，該晶體是從濕法磷酸的泥渣中分離出來(lái)的?！惨?jiàn)J.Agr.Food Chem，1966年14卷11期第27-33頁(yè)〕。與用于BaKing的上述磷酸鈉鋁和磷酸二氫鈣的混合物也有同樣明顯的差別(見(jiàn)《Kirk Othmer化工大全》1964年3卷第二版第58頁(yè)及美國(guó)專(zhuān)利4375456號(hào))。本發(fā)明的溶液和USP2550490號(hào)及BP1586583號(hào)所報(bào)道的熱濃縮溶液也不相同，由這種熱濃縮液中可以結(jié)晶出用作食品添加劑的磷酸鈉鋁。本發(fā)明提供的這種溶液與氧化鎂同磷酸鋁粘合劑反應(yīng)的產(chǎn)物也不相同，該產(chǎn)物可制備出不溶性結(jié)合劑，見(jiàn)J.E.Cassidy Ceramic Bulletin 56卷7期第640-43頁(yè)和J.Ando等Yogyo-Kyokai Shi1974年82卷12期第644-9頁(yè)，Chem.Abs，1975年82卷文摘號(hào)102271Z。
溶液中組份(Ⅰ)磷酸二氫鋁、組份(Ⅱ)堿金屬或堿土金屬的磷酸二氫鹽及水的含量也可用它們相對(duì)摩爾百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，即不計(jì)算游離磷酸量。在上述各項(xiàng)中，溶液含組份(Ⅰ)2-7%(摩爾)，含組份(Ⅱ)0.1-4.5%，如0.1-4%(摩爾)，相應(yīng)的含水量為97-93%(摩爾)。組份(Ⅰ)的最佳含量為3-7%，如4-6%(摩爾)。組份(Ⅱ)堿土金屬的磷酸二氫鹽(如磷酸二氫鎂)的最佳含量為0.1-2%，如0.2-1.5%(摩爾)。水的最佳含量為96.5-93%，如95-93.9%(摩爾)。組份(Ⅰ)、(Ⅱ)和水的最佳摩爾百分?jǐn)?shù)最好要考慮到溶液中含有摩爾百分?jǐn)?shù)為0.5-2%的游離磷酸，基于組份(Ⅰ)、(Ⅱ)和水以摩爾數(shù)計(jì)算表達(dá)磷酸計(jì)H3PO4表示或10-50%(摩爾)的游離磷酸(基于組份(Ⅰ)和(Ⅱ)的總金屬量計(jì)算)。在組份(Ⅰ)和(Ⅱ)的摩爾百分?jǐn)?shù)恒定的情況下，添加過(guò)量的磷酸可進(jìn)一步降低溶液的結(jié)晶點(diǎn)。
本發(fā)明溶液的配制方法可以將組份(Ⅰ)，(Ⅱ)和(Ⅲ)這三種成分加以混合，通常是將組份(Ⅱ)的金屬鹽加到組份(Ⅰ)中，而組份(Ⅲ)可以先和組份(Ⅰ)或組份(Ⅱ)混合，或者同時(shí)與兩者先混合，也可以最后加入。這就是說(shuō)，磷酸一鋁與磷酸水溶液可以同磷酸一鎂與磷酸水溶液相混合，這兩種帶有磷酸的水溶液都是由美國(guó)弗吉尼亞州Richmond的Albright和Wilson公司銷(xiāo)售的。如果組份(Ⅱ)的鹽只是由磷酸衍生的鹽，那么只要將組份(Ⅱ)的鋁和其它金屬的堿性化合物加到適當(dāng)過(guò)量的磷酸中即可。將堿性化合物加到酸中，而不是將酸加到堿中，因?yàn)槟菢又频玫牧姿岫潲}溶液具有較大的穩(wěn)定性。這樣的堿性化合物有氧化鋁，水合氧化鋁，氫氧化鋁及堿金屬和堿土金屬的氧化物，氫氧化物，碳酸鹽和碳酸氫鹽，如氧化鎂或氫氧化鎂?？梢杂孟鄳?yīng)的金屬來(lái)代替這些堿性化合物。例如，氧化鎂和氧化鋁可以相繼或同時(shí)溶解在適當(dāng)過(guò)量的磷酸中。
當(dāng)溶液中的組份(Ⅱ)是其它酸(不是磷酸)的金屬鹽時(shí)，可將這種組份(Ⅱ)加到組份(Ⅰ)和(Ⅲ)的混合物中，或?qū)⒔M份(Ⅱ)中的鋁及其它金屬的堿性化合物加到磷酸和其它酸之混合液中，形成該金屬鹽的陰離子。這后一種酸的用量通常與組份(Ⅱ)中的金屬量相當(dāng)。所以這些堿性化合物可以相繼或同時(shí)加入到磷酸與其他酸(如硫酸、硝酸或二者的混合酸)的混合液中;該混合液可用濕法處理磷酸過(guò)程中的溶劑凈化方法制得，例如此時(shí)待用堿處理的酸性溶液中，硫酸與總磷酸化物的摩爾百分比為0.0001-1%。這種混合酸的便利來(lái)源是鋁經(jīng)酸性液拋光后的漂洗液及用過(guò)的母液，在這種拋光液中，鋁表面經(jīng)磷酸，硫酸和硝酸配制的混合液處理后，即產(chǎn)生鏡面拋光面，這樣配制的混合液由Albright和Wilson公司銷(xiāo)售，其商標(biāo)為“PHOSBRITE”。這種漂洗的和已用過(guò)的母液中含有磷酸，硫酸和鋁，還可添加少量硝酸和/或銅。如果需要制備本發(fā)明所要求強(qiáng)度的酸溶液，可將這樣的母液(或經(jīng)溶劑純化過(guò)的磷酸)與過(guò)量的磷酸(如“熱”酸)相混合。這樣的母液可以含20-40%的磷酸，2-10%硫酸和0.1-5%鋁(均為重量百分?jǐn)?shù))。在本發(fā)明的這些溶液中硫酸根離子與組份(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)中總的磷酸根離子的摩爾百分比通常為0.0001-20%，如5-15%。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，溶液內(nèi)含有鋁離子，鎂離子，磷酸二氫根離子，硫酸根離子及磷酸，其比例如上所述，硫酸根與總磷酸根(即磷酸二氫根和磷酸)的摩爾百分比約為1-29%，如5-15%，譬如10%左右。這種添加有硫酸根離子的溶液，其結(jié)晶點(diǎn)出乎意料地低，比用磷酸二氫根代替硫酸根的相應(yīng)溶液的結(jié)晶點(diǎn)還低。
對(duì)本發(fā)明的溶液可以分析其(a)具體的金屬鋁(Al)還有像鎂(Mg)等(b)用比色法或重量分析法分析磷酸根總濃度(C)分析其游離酸度。游離酸度可用測(cè)定的總酸度(包括磷酸二氫鹽的酸值)扣除總的磷酸根濃度而算出。游離磷酸的濃度可由總的磷酸根濃度減去與金屬氧化物化合的磷酸根濃度確定。磷酸二氫鋁溶液不含過(guò)量磷酸時(shí)，其pH值通常為4-4.5，而本發(fā)明的溶液，其pH值一般為1-3.5，特別是當(dāng)本發(fā)明的溶液稀釋到固體鹽的總含量為1%時(shí)，其pH值為2-3。
本發(fā)明的溶液可用作如以氧化鋁作集料的耐火砂漿的粘合劑，或以二價(jià)金屬或三價(jià)金屬氧化物(如氧化鎂和/或氧化鋁)作固化劑的速凝水泥的粘合劑，集料的密度變化范圍很寬，低密度的，如64-320公斤/米3(4-20磅/英尺3)或80-400公斤/米3(0.08-0.4克/立方厘米)，像用作絕緣材料的珍珠巖、蛭石或它們的混合物;中密度的，如320-960公斤/米3(20-60磅/英尺3)或400-1000公斤/米3(0.4-1克/立方厘米);高密度的，如800-2400公斤/米3(50-150磅/英尺3)或1000-2500公斤/米3(1-2.5克/立方厘米)，像砂子和石子，如在需要高抗壓強(qiáng)度的場(chǎng)合時(shí)可為塌裂路面灌漿。在這些應(yīng)用中，固化劑可以與集料一起和溶液相混合，并可以加工成所要求的形狀，如抹縫或粉飾表面。本發(fā)明還提供雙組份包裝料，第一種包裝料為本發(fā)明的溶液，第二種包裝料是金屬氧化物固化劑和集料的混合材料，這兩種包裝料經(jīng)充分混合后即形成凝固水泥。本發(fā)明還提供一種制造凝固水泥的方法，即用本發(fā)明的磷酸氫鋁溶液在有集料(如珍珠巖)的情況下與金屬氧化物固化劑反應(yīng)即可。本發(fā)明的溶液中作為組份(Ⅱ)的磷酸二氫鎂或磷酸二氫鈣，其摩爾比低于30%時(shí)，所產(chǎn)生的固化產(chǎn)物通常與不加組份(Ⅱ)的產(chǎn)物在本質(zhì)上具有類(lèi)似的熱電阻，這和作為組份(Ⅰ)的堿金屬磷酸二氫鹽其濃度低于20%的溶液具有相同的效果。這些溶液中作為組份(Ⅱ)的堿土金屬的磷酸二氫鹽，其摩爾百分比大于30%時(shí)，通常產(chǎn)生高塑性的固化產(chǎn)物，但其強(qiáng)度比不加組份(Ⅱ)的要低些。
在該說(shuō)明書(shū)中，所說(shuō)的溶液“結(jié)晶點(diǎn)”是指盛有該溶液的容器浸入大約-50°F(約-46℃)的丙酮/二氧化碳浴內(nèi)，在攪拌下首次觀(guān)察到溶液中有晶體析出時(shí)的溫度。溶液的“冰點(diǎn)”是指上述溶液中晶體完全析出時(shí)的溫度。因此這兩項(xiàng)數(shù)值和由冰點(diǎn)等溫曲線(xiàn)上得到的數(shù)值不同。
下面的實(shí)例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本說(shuō)明書(shū)中所用的份數(shù)及百分?jǐn)?shù)都是指重量比。在這些實(shí)例中所用的磷酸二氫鋁溶液都是美國(guó)弗吉尼亞州Richmond的Albright&Wilson公司銷(xiāo)售的工業(yè)產(chǎn)品，分析了其組成及其性質(zhì)，Al2O3(規(guī)格為7.8-8.2，典型的為7.8%)，P2O5(規(guī)格為33.4-34.0%，典型的為33.7%)，比重(80°F/60°F)(27℃/16℃)(規(guī)格為1.47-1.50，典型的為1.485)，游離磷酸濃度(pH＝1)。結(jié)晶點(diǎn)5°F(-15℃)冰點(diǎn)-10°F(-23℃)，沸點(diǎn)220°F(104℃)。結(jié)晶點(diǎn)和冰點(diǎn)的測(cè)定方法如上所述。
實(shí)例1-8及比較實(shí)例A分別將氧化鎂，磷酸和水加到50%的磷酸-鋁溶液中，所得溶液中磷酸-鎂的濃度為1-25%。每一份溶液中所含的固體總量為50%，所含的過(guò)量磷酸為溶液重量的2.5%(按P2O5計(jì)，按H3PO4計(jì)時(shí)為3.5%)。
將每份溶液在二氧化碳-丙酮浴中冷卻至首次出現(xiàn)結(jié)晶時(shí)止，記下此時(shí)的溫度(以華氏度表示)。上述各組份的摩爾百分比可用磷酸一鋁(MAP)，磷酸-鎂(MMP)和水的相對(duì)摩爾百分?jǐn)?shù)表示(游離磷酸不計(jì))，其結(jié)果列于下表。
×表示晶體全部析出。
實(shí)例9-11將磷酸，水和(Ⅰ)氧化鈣(實(shí)例9)，(Ⅱ)磷酸氫二鈉(實(shí)例10)或(Ⅲ)磷酸二氫鉀(實(shí)例11)加到50%的磷酸一鋁溶液中，所得溶液含磷酸一鋁45%，含相應(yīng)的堿金屬或堿土金屬的磷酸二氫鹽為5%和過(guò)量的磷酸(以溶液重量為基準(zhǔn)，按P2O5計(jì)，過(guò)量2.5%按H3PO4計(jì)，過(guò)量3.5%)。
每份溶液置于二氧化碳-丙酮浴中冷卻，記錄首次析出結(jié)晶時(shí)的溫度。
結(jié)果列于下表。
實(shí)例 12將80克50%的磷酸-鋁溶液與20克37%的磷酸一鎂溶液混合，所得混合液含MgO∶6.6-6.9%，含P2O532.3-34.3%〔相應(yīng)的過(guò)量磷酸為10%(重量比，按P2O5計(jì)〕，混合液比重在80°F/60°F(27℃/16℃)時(shí)為1.475-1.500。
該混合液含40%(重量)磷酸一鋁，7.4%(重量)磷酸一鎂〔按磷酸鹽總重計(jì)算為15.6%(重量)，按Mg和Al總量計(jì)算為21.2%(摩爾)〕和過(guò)量的磷酸〔按Mg和Al的總量計(jì)算為21.7%(摩爾)〕。該混合液在室溫下為液體，將其置于二氧化碳/丙酮浴中冷卻，記錄首次有晶體析出時(shí)的溫度，其結(jié)果如下結(jié)晶點(diǎn)-14°F(-25.5℃)冰點(diǎn)-26°F(-32℃)測(cè)量了各組份的原始溶液首次出現(xiàn)結(jié)晶時(shí)的溫度及完全凝固時(shí)的溫度，其結(jié)果為結(jié)晶點(diǎn) 冰點(diǎn)°F (℃) °F(℃)50%磷酸一鋁溶液 -2 -19 -13 -2537%磷酸一鎂溶液 ＜-50 ＜-46 ＜-50 ＜-46實(shí)例 13將純度為99.99%的氧化鎂及含H3PO485.2%的濃磷酸(比重為1.686-1.692)加到50%的磷酸一鋁溶液中，所得溶液含磷酸一鋁45%，含磷酸一鎂5%，含過(guò)量磷酸2%(以P2O5計(jì))或2.8%(以H3PO4計(jì))。
以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)算，該溶液含13.9%磷酸二氫鎂(按Mg和Al的總量計(jì))及17%的過(guò)量磷酸。將該溶液置于二氧化碳/丙酮浴中冷凍，記錄其首次析出晶體時(shí)的溫度。
結(jié)果如下結(jié)晶點(diǎn)-18°F(-28℃)，冰點(diǎn)-29°F(-34℃)。
實(shí)例 14將37.4份煅燒氧化鋁，15.9份氧化鎂和46.6份實(shí)例3的溶液加以混合，制成一種耐火混合物。在室溫下該混合物便迅速凝固，形成一種固化固體耐火材料。
實(shí)例15，16及比較實(shí)例按照實(shí)例1的方法，制備含磷酸二氫鋁(MAP)，游離磷酸及不同量的磷酸二氫鎂(MMP)溶液。測(cè)其結(jié)晶點(diǎn)(CP)，其結(jié)果如下
若不計(jì)磷酸含量，只按照MAP，MMP和水的總量計(jì)算，上述結(jié)果中各組份的摩爾百分比可表示如下
實(shí)例17-20按照實(shí)例1的方法，制備含MAP，MMP及不同量磷酸的水溶液，測(cè)其結(jié)晶點(diǎn)(CP)，其結(jié)果如下
若不計(jì)磷酸含量，MAP，MMP和水的相對(duì)摩爾百分?jǐn)?shù)可表示如下
實(shí)例21-25制備含45%(重量)MAP，5%(重量)MMP和3.4%游離磷酸的溶液并測(cè)其結(jié)晶點(diǎn)。用水將其漸漸地稀釋到下表所示的濃度并測(cè)其結(jié)晶點(diǎn)，MAP，MMP和水的相對(duì)摩爾濃度列于下表(不包括游離磷酸)。
實(shí)例 26在鋁的鏡面拋光過(guò)程中，用以洗滌和漂洗鋁的母液是一種含有磷酸、硫酸和鋁的酸性料液，其中含有(按重量計(jì))28.5% H3PO4，6.5% H2SO4，0.8% Al(以Al2O3表示)，0.4%硝酸，0.04%苯并三唑，244PPm銅和326PPm氮(以銨鹽表示)。
在攪拌中將0.92份的MgO加到上述酸性料液(51.7份)和85%熱磷酸(37.5份)的混合液中，然后再將9.86份的水合氧化鋁(Al2O3·3H2O)在攪拌下加到上面所配制的熱溶液中，所得溶液含有鋁離子，鎂離子，磷酸氫根離子和硫酸根離子，還有少量的硝酸根，氨，銅及苯并三唑，按重量計(jì)，該溶液含Al7.4%(以Al2O3計(jì))，Mg 0.95%(以MgO計(jì))，磷酸根33.6%(以P2O5計(jì))和硫酸根3.6%(以H2SO4計(jì))。該溶液總濃度為53.0%(重量)，其中Mg與Mg，Al總和的摩爾百分比為13.8%，過(guò)量H3PO4與Mg，Al總和的摩爾百分比為46%，硫酸根與總磷酸根的摩爾百分比為7.8%，該溶液中所含的磷酸二氫鋁的相對(duì)摩爾比為5.03%，硫酸氫鎂(酸式硫酸鎂)0.64%，磷酸二氫鎂0.17%，水94.15%，游離磷酸未計(jì)算在內(nèi)。
按實(shí)例1所述的方法測(cè)量了上述溶液的結(jié)晶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其結(jié)晶溫度＜-40°F(-40℃)(未觀(guān)察到晶體析出)。
在比較實(shí)驗(yàn)中，用相應(yīng)重量百分?jǐn)?shù)的三水合氧化鋁代替氧化鎂，其最終溶液含7.8%Al2O3(而不是7.4% Al2O3)及0.95%MgO，結(jié)晶點(diǎn)為-20°F(-28.9℃)。
勘誤表
權(quán)利要求
1.一種含有組份(Ⅰ)磷酸二氫鋁的酸性磷酸鋁水溶液，其特征在于該溶液含有組份(Ⅱ)一種金屬鹽，該金屬是一種堿金屬，或堿土金屬，或鋁，或這些金屬的混合物，和一種至少像磷酸那樣的強(qiáng)酸，如果所用的金屬是鋁，那么所用的酸應(yīng)是比磷酸更強(qiáng)的酸，還包含有組份(Ⅲ)磷酸，磷酸(Ⅲ)(以H3PO4表示)與組份(Ⅱ)中金屬和組份(Ⅰ)中鋁的總量的摩爾比為0.5-100%，與組份(Ⅰ)，(Ⅱ)和(Ⅲ)的總重量比為30-55%，組份(Ⅱ)中的金屬與組份(Ⅱ)的金屬和組份(Ⅰ)的鋁之和的摩爾比為1-65%，或者組份(Ⅰ)，組份(Ⅱ)和水(不包括磷酸)的相對(duì)摩爾比分別為組份(Ⅰ)2-7%(摩爾)，組份(Ⅱ)0.1-4.5%(摩爾)，相應(yīng)的水為97-93%(摩爾)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的溶液，其特征在于它所含的組份(Ⅰ)，(Ⅱ)和(Ⅲ)的總重量百分?jǐn)?shù)為45-55%。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的溶液，其特征在于它所含的組份(Ⅰ)為40-52%(重量)，組份(Ⅱ)為1-10%(重量)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3中的任一種溶液其特征在于組份(Ⅱ)中的金屬與組份(Ⅰ)和組份(Ⅱ)中的金屬總量的摩爾比為2-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的溶液，其特征在于所說(shuō)的摩爾比為10-20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1-3中的任一種溶液，其特征在于組份(Ⅱ)中的金屬與組份(Ⅰ)和組份(Ⅱ)中的金屬總量的摩爾比為20-50%。
7.根據(jù)上述任意一項(xiàng)的權(quán)利要求
的溶液，其特征在于組份(Ⅱ)中的金屬是一種堿土金屬，或鋁，或它們的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的溶液，其特征在于組份(Ⅱ)中的金屬是鎂或鈣。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1-6和8中的任一種溶液，其特征在于組份(Ⅱ)是一種除鋁以外的金屬的磷酸二氫鹽。
10.根據(jù)權(quán)利要求
2的溶液，其特征在于它所含的磷酸一鋁為40-52%(重量)，磷酸二氫鎂為1-15%(重量)，鎂與鎂和鋁總量的摩爾百分比為10-20%。
11.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求
的溶液，其特征在于組份(Ⅲ)的磷酸與組份(Ⅱ)中的金屬和組份(Ⅰ)中的鋁總量的摩爾百分比為5-50%。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的溶液，其特征在于所說(shuō)的摩爾百分比為10-25%。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1-10中任一項(xiàng)的溶液，其特征在于組份(Ⅲ)的磷酸與組份(Ⅱ)中的金屬的摩爾百分比為0.5-200%。
14.根據(jù)權(quán)利要求
7的溶液，其特征在于組份(Ⅱ)中含有硫酸鋁。
15.根據(jù)權(quán)利要求
7的溶液，其特征在于組份(Ⅰ)和(Ⅱ)含有鋁離子，鎂離子，磷酸二氫根離子和硫酸根離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14或15的溶液，其特征在于硫酸根離子與組份(Ⅰ)，(Ⅱ)和(Ⅲ)中的磷酸根的摩爾百分比為0.0001-20%。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16的溶液，其特征在于硫酸根離子與磷酸根的摩爾百分比為5-15%。
18.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求
的溶液，其特征在于它的結(jié)晶點(diǎn)為-26℃至-34.5℃。
19.根據(jù)權(quán)利要求
1的溶液，其特征在于組份(Ⅰ)，(Ⅱ)和水(不包括磷酸)的相對(duì)摩爾百分比分別為組份(Ⅰ)3-7%，組份(Ⅱ)0.2-1.5%，水95-93.9%(均為摩爾百分?jǐn)?shù))。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19的溶液，其特征在于組份(Ⅱ)是磷酸二氫鎂。
21.一種雙組份包裝料，第一種包裝料為磷酸氫鋁溶液，第二種包裝料為金屬氧化物固化劑和集料的混合物。這兩份包裝料充分混合后便形成一種凝固水泥，其包裝料的特征在于所用的磷酸氫鋁溶液是根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求
制得的溶液。
22.一種制造凝固水泥的方法，其中磷酸氫鋁溶液在有集料的情況下與金屬氧化物固化劑反應(yīng)，其特征在于該溶液是根據(jù)權(quán)利要求
1-20中任一項(xiàng)而制備的。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22的方法，其特征在于集料包括珍珠巖。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求
22或23的方法制造的或?qū)?b>權(quán)利要求
23的兩種包裝料加以混合而制得的凝固水泥。
專(zhuān)利摘要
一種磷酸鋁水溶液，含有組分(I)磷酸二氫鋁和組分(II)一種選自堿金屬或堿土金屬或鋁金屬的鹽或它們的混合物，和一種至少如磷酸那樣的強(qiáng)酸，如果上述金屬是鋁時(shí)，所用的酸應(yīng)比磷酸更強(qiáng)，以及組分(III)磷酸。磷酸鋁溶液在有集料的情況下與金屬氧化物固化劑作用形成一種凝固水泥。
文檔編號(hào)C01B25/00GK86106563SQ86106563
公開(kāi)日1987年8月19日 申請(qǐng)日期1986年9月10日
發(fā)明者杰里·格倫·斯特朗, 邁克爾·尤金·哈姆林, 詹姆斯·約瑟夫·真 申請(qǐng)人:阿爾布賴(lài)特—威爾遜公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan