包含基于磷酸盐化合物的水泥的酸/碱性粘结剂制造技术

本发明专利技术描述了一种基于磷酸盐的无机粘结剂，其通过在为X

An acid / alkaline binder containing phosphate based cement

The present invention describes an inorganic binder based on phosphate, which is passed to X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含基于磷酸盐化合物的水泥的酸/碱性粘结剂本专利技术涉及基于磷酸盐的无机粘结剂。用于建筑产品的这种类型的粘结剂是由在金属氧化物和由磷酸衍生的盐之间的酸/碱反应产生的。与磷酸或其酸性衍生物反应的大多数碱性氧化物在与水混合时形成均匀的物质，其在环境温度下随时间而固化。在最熟知的磷酸盐基水泥中，可以提及磷酸镁水泥，它们已经被开发出来以与合成树脂竞争，因为它们允许获得快速凝固的混凝土，几乎立即出现所需的强度。它们特别适用于生物医学领域和牙科领域，道路，跑道或桥梁的快速修复中，或在危险废弃物的封装中。这种在美国开发的称为Ceramicrete的这种类型水泥通过将镁氧化物或氧化镁与单磷酸钾KH2PO4混合得到。在水的存在下，氧化镁在酸性条件下与磷酸根基团反应以形成不溶性磷酸盐相，其固化并具有陶瓷的性质。该相是式MgKPO4·6H2O的k-struvite。形成该相的反应非常快，并需要使用缓凝剂。硼酸经常用于增加这种类型水泥的可加工时间。然而，根据欧洲法规，特别是REACH指令(DirectiveREACH)，硼酸被分类为对生殖有毒的物质。因此设想了用于控制凝固时间的其它解决方案。论文描述了通过使用特定的氧化镁(即在高温下煅烧的氧化镁)和通过改变所使用的碱性金属氧化物的颗粒尺寸来延长凝固时间并因此可加工性的可能性。然而，这并不允许实现与对于基于波特兰水泥的体系获得的凝固时间或可操作性时间相当的凝固时间或可操作性时间。这种类型的体系的另一个缺点与在氧化镁和磷酸盐之间发生的反应的高放热性有关。用作缓凝剂的硼酸不允许控制反应的热力学。因此，最终用户必须考虑到这种高放热性，这导致在制造建筑材料期间期间在体系中存在的水的显著蒸发。此外，与这些体系的过高反应性和凝固性相关的另一个缺点是在固化材料的表面上出现漂白区域，其反映出未反应的盐在表面中的上升。这涉及风化的问题，产生明显的美学外观缺陷，这对于所需的应用是不可接受的。需要开发可用于砂浆组合物中的基于磷酸盐的粘结剂体系，其具有与期望的应用相容的更长的可加工性时间，并且不具有上述缺点。正是在这个框架中描述本专利技术。本专利技术涉及基于磷酸盐的无机粘结剂，其在为X+A-盐的缓凝剂存在时，通过在至少一种碱性成分和酸式磷酸盐之间的反应获得，该缓凝剂在25℃下测定的在水性介质中的溶解度大于酸式磷酸盐的溶解度度，其中：X+是选自碱金属、碱土金属、锌、铝和铵离子的阳离子A-是乙酸根、甲酸根、苯甲酸根、酒石酸根、草酸根、油酸根、溴化物或碘化物阴离子。如上所述的缓凝剂的存在有利地允许控制在所述一种或多种存在的碱性组分和酸式磷酸盐(seldephosphateacide)之间发生的酸/碱反应的动力学和放热性。使用这种缓凝剂允许避免使用硼酸或其衍生物。在允许获得根据本专利技术的粘结剂的酸/碱反应中起碱作用的碱性成分选自金属氧化物，金属氢氧化物或硫酸盐。金属氧化物可以是氧化钙，氧化镁，氧化锌，氧化铝和/或氧化铁。金属氧化物也可以以包含一种或多种金属氧化物的更复杂的无机化合物的形式被引入。在这种类别中可以提及硅酸盐，冶金炉渣(例如钢铁炉渣或高炉炉渣)，石灰，粉煤灰，白云石，云母，高岭土和/或偏高岭土。金属氢氧化物，例如氢氧化镁或氢氧化钙也可以用作为允许形成本专利技术的粘结剂的碱性成分。硫酸盐如硫酸钙也可以用作为允许形成根据本专利技术的粘结剂的碱性成分。在硫酸钙源中，可以提及生石膏，熟石膏，半水合物和/或无水石膏。可以使用这些不同的金属氧化物、金属氢氧化物和硫酸盐的混合物以制备根据本专利技术的粘结剂。优选地，根据本专利技术的粘结剂由至少两种碱性组分的混合物获得，其中至少一种选自氧化镁，氢氧化钙或氢氧化镁，硅灰石，氧化铝，冶金炉渣和硫酸钙。附加的碱性成分这时可以选自高岭土，偏高岭土，粉煤灰，石灰，白云石，煅烧粘土，云母和/或滑石。参与形成本专利技术的粘结剂的酸-碱反应的酸式磷酸盐选自：-钾、钙、镁、铝、钠或铵的磷酸氢盐，-钾、钙、镁、铝、钠或铵的磷酸二氢盐，-钾、钙、镁、铝、钠或铵的酸式焦磷酸盐，和/或-钾、钙、镁、铝、钠或铵的酸式多磷酸盐。这些酸式磷酸盐可以单独使用或混合使用。磷酸氢盐是包含HPO42-阴离子的盐。磷酸二氢盐是包含H2PO4-阴离子的盐。酸式焦磷酸盐是由焦磷酸衍生的并对应于式MH3P2O7、M2H2P2O7和M3HP2O7的盐。酸式多磷酸盐是由多磷酸衍生的并对应于通式为Hn+2PnO3n+1的盐，其中n为严格大于2的整数。酸式磷酸盐因此包含至少一个能够在粘结剂的水溶解期间释放的质子，其导致酸侵蚀，其允许溶解存在于溶液中的金属氧化物。优选地，酸式磷酸盐选自磷酸二氢钾KH2PO4(MKP)，磷酸二氢铵(NH4)H2PO4(MAP)，磷酸氢二铵(NH4)2HPO4(DAP)，磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2，磷酸二氢钠NaH2PO4，磷酸氢铝AlH3(PO4)2.xH2O，偏磷酸钙Ca(HPO3)2，磷酸二氢镁Mg(H2PO4)2或磷酸二氢铝(H2PO4)3。优选的酸式磷酸盐是在反应期间不释放氨的那些，因此选自磷酸二氢钾KH2PO4(MKP)，磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2，偏磷酸钙Ca(HPO3)2，磷酸二氢钠NaH2PO4，磷酸氢铝AlH3(PO4)2·xH2O，磷酸二氢镁Mg(H2PO4)2或磷酸二氢铝Al(H2PO4)3。用于控制根据本专利技术的粘结剂的反应性的缓凝剂是式X+A-的离子盐，其中阳离子X+选自碱金属，碱土金属，锌，铝和铵离子和阴离子A-选自乙酸根，甲酸根，苯甲酸根，酒石酸根，油酸根，草酸根，溴化物或碘化物阴离子。阳离子可以选自碱金属，碱土金属，铝和铵离子，阴离子A-可以选自乙酸根，甲酸根，苯甲酸根，酒石酸根，油酸根，溴化物或碘化物阴离子。这些盐可溶于水中，并且为了发挥其缓凝剂的作用，必须比酸式磷酸盐更易溶在水性介质中。作为指示，在下表1中给出可以用作缓凝剂的盐在25℃在100ml水中的溶解度(克)。KNaMgCaNH4+醋酸盐2535055351480甲酸盐348981517143酒石酸盐2415<1<163苯甲酸盐6563-321草酸盐363<1<14溴化物679510314376碘化物14718015066172表1。在表2中给出了能够用于形成根据本专利技术的粘结剂的反应中的酸式磷酸盐在25℃在100ml水中的溶解度。溶解度磷酸二氢钠NaH2PO412磷酸二氢钾KH2PO423磷酸二氢铵NH4H2PO430磷酸氢二钾K2HPO4149磷酸氢二铵(NH4)2HPO425磷酸氢二钠Na2HPO412磷酸二氢镁Mg(H2PO4)22磷酸二氢铝Al(H2PO4)32磷酸二氢钙Ca(H2PO4)22表2。根据在形成粘结剂的反应中使用的酸式磷酸盐选择缓凝剂。它的溶解度大于酸式磷酸盐的溶解度是必不可少的。优选地，作为缓凝剂，将选择这样的盐，其阳离子与在形成粘结剂的反应中涉及的酸式磷酸盐的阳离子相同。其阴离子是乙酸根，草酸根或甲酸根的缓凝剂是优选的。这些阴离子允许获得更长的可加工性时间并更好地控制反应的放热性。缓凝剂的量占粘结剂的组分总量的1至10重量％。优选地，缓凝剂的量为2-7重量％。在不脱离本专利技术的上下文的情况下，可以在粘结剂的配制剂中使用几种缓凝剂的混合物。优选地，使用其阴离子选自本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磷酸盐的无机粘结剂，其通过在为X

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 FR 14632431.基于磷酸盐的无机粘结剂，其通过在为X+A-盐的缓凝剂的存在时在至少一种碱性成分和酸式磷酸盐之间的反应获得，该缓凝剂在25℃测量的在水性介质中的溶解度大于酸式磷酸盐的溶解度，并且其中：X+是选自碱金属、碱土金属、锌、铝和铵离子的阳离子，和A-是乙酸根、甲酸根、苯甲酸根、酒石酸根、油酸根、草酸根、溴化物或碘化物阴离子。2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于所述碱性成分选自金属氧化物、金属氢氧化物或硫酸盐。3.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述碱性成分选自氧化铁、氧化铝、氧化锌、氧化镁或氧化钙、硅酸盐、硫酸钙源，如生石膏、熟石膏、半水合物和/或无水石膏，和冶金炉渣。4.根据前述权利要求中任一项所述的粘结剂，其特征在于，其由至少两种碱性组分的混合物获得，碱性成分中至少一种选自氧化镁、氢氧化钙或氢氧化镁、硅灰石、氧化铝、冶金炉渣和硫酸钙。5.根据权利要求4的粘结剂，其特征在于所述混合物包含选自高岭土、偏高岭土、煅烧粘土、粉煤灰、石灰、白云石、云母和/或滑石的附加碱性成分。6.根据前述权利要求中任一项所述的粘结剂，其特征在于参与所述形成粘结剂的酸-碱反应的酸式磷酸盐选自：-钾、钙、镁、铝、钠或铵的磷酸氢盐，-...

【专利技术属性】
技术研发人员：R莱瓦穆诺斯，J努内斯桑斯，Z图图梅林热，J亚米内，
申请(专利权)人：圣戈班韦伯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR