НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОПОЛИСОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМОФОСФАТНОЙ СВЯЗКЕ
Аннотация
В работе показана возможность использования неогранических пигментов на основе молибдофосфатов переходных металлов, осажденных на маршалит и волластонит, в составе защитно-декоративных и огнестойких покрытий на алюмофосфатной связке. Гетерополисоли синтезировали из молибдатов натрия (калия), гидрофосфата натрия и хлоридов меди CuCl2·4H2O или кобальта СoCl2·6H2O в слабокислой среде (рН=5-6). Реакция образования окрашенных гетерополисоединений протекает непосредственно на поверхности минерала, что подтверждается исследованием микроструктуры пигментов, проведенным методом растровой электронной микроскопии (Fhilips SEM 515). Кристаллы молибдофосфатов кобальта и меди, при использовании в качестве подложки маршалита, имеют игольчатую структуру и распределены на его поверхности между зернами. Осаждение осуществляется за счет вытеснения структурных OH-групп маршалита SiO2. На поверхности волластонита гетерополисоль закрепляется в виде полусфер подобно конкрециям или сферолитам вследствие замещения иона Са2+ в Са3[Si3O9] катионом наружной координационной сферы гетерополисоединения (Со2+, Сu2+). Алюмофосфатная вязка готовилась из смеси ортофосфорной кислоты и гидроксида алюминия. Окрашенные волластонит и маршалит вводились в алюмофосфатную связку в количестве 10-15 мас.% с небольшим количеством борной кислоты, высушивались и прогревались при температуре 270-300 °С. Рентгенофазовый (дифрактометр ДРОН-УМ1, фильтрованное Со Kα-излучение) и ИК-спектроскопический (ИК-Фурье спектрометр Nicolet 5700) анализы установили, что в составе декоративного покрытия содержатся фазы AlPO4, Al(PO3)3 и Al(H2PO4)3, кварц (волластонит), пигмент. В незначительных количествах обнаруживается фаза Al3(OH)3(PO4)2·H2O. Термический анализ, проведенный на термоанализаторе SDT Q600, показал, что структура защитно-декоративных покрытий сохраняется до температур порядка 900 °С, что позволяет применять эти пигменты при изготовлении теплостойких маркировочных составов. С помощью оптических исследований (Axiovert 200M) подтверждено, что после термической обработки цветные покрытия имеют однородную структуру, не содержащую трещин, поэтому могут использоваться для отделки как металлических, так и бетонных поверхностей.
Литература
Radishevskaya N.I., Chapskaya A.Yu., Egorova L.А., Kasatsky N.G., Nayborodenko Yu.S., Vereshchagin V.I., Maksimov Yu.М. RF Patent N 2404216. 2010 (in Russian).
Radishevskaya N.I. Inorganic pigments based on oxometallates of transition metals deposited on a silicate substrate. Tekhn. Tekhnol. Silikatov. 2012. V. 19. N 1. P.18-27 (in Russian).
Sudakas L.G. Phosphate binding systems. SPb.: Kvintet. 2008. 254 p. (in Russian).
Bulusheva L.G., Okotrub A.B., Ivashkevich O.A., Lapko K.N., Lesnikovich A.I., Lomonosov V.A., Kuzhir P.P., Maksimenko S.A. RF Patent. N 2524516. 2014 (in Russian).
Uvarova N.E., Grashchenkov D.V., Isaeva N.V., Orlova L.A., Sarkisov P.D. High-temperature translucent materials: Today and Tomorrow. Aviatsion. Mater. Tekhnol. 2010. N 1 (14). P. 16-21.
Kuzhir P.P., Lapko K.N., Maksimenko S.A., Lomonosov V.A., Ivashkevich O.L., Lesnikovich A.I., Okotrub A.N., Kurilin A.S., Sedishev P.V., Shvetsov V.N. Heat-resistant phosphate compositions modified by microstructural boron compounds and carbon nanotubes for use in applied nuclear physics. Dokl. National Akad. Nauk Belarusi. 2012. V. 56. N 3. P. 68-72 (in Russian).
Pavlov O.B., Samoylova A.B. RF Patent. N 2165948. 2001 (in Russian).
Khlystov A.I., Sokolova S.V. Directional structural andchemical modification is one of the ways to improve physical and chemical characteristics of aluminosilicate and high-alumina refractories. Ogneupory Tekhnich. Ke-ram. 2010. N 11-12. P. 35-39 (in Russian).
Khlystov A.I., Sokolova S.V., Konnov M.V., Chernova E.A., Shirokov V.A. Synthesis of phosphate binders based on mineral slime wastes. Ogneupory Tekhnich. Keram. 2013. N 7-8. P. 77-80.
Khlystov A.I., Konnov M.V., Vlasov A.V., Chernova E.A. Mineral refractory technogenic raw materials are a reliable mineral base for the production of heat-resistant materials. Vestn. SGASU. Gradostr. Arkhitekt. 2014. N 4. P. 87-92 (in Russian).
Khlystov A.I., Socolova S.V., Shirokov V.A. Refinement of repair procedures of thermal generating set coffering. Urban construct. Architect. 2016. N 4(25). Р. 54-58. DOI: 10.17673/Vestnik.2016.04.10.
Khlystov A.I., Sokolov S.V., Vlasov A.V. Increase in the efficiency of heat-resistant composites using chemical binders. Tekhnol. Betonov. 2010. N 9-10. P. 30-33 (in Russian).
Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimova E.S., Kayrakbaev A.K., Abdrakhimov V.Z., Kolpakov A.V. An innovative technique for directed structural and chemical modification of lining materials based on non-ferrous metallurgy wastes and phosphate binders. Novye Ogneupory. 2015. N 7. P. 52-56 (in Russian). DOI: 10.1007/s11148-015-9855-8.
Gravit M.V., Tarabanov V.N. Fire-resistant micaceous compositions based on polyorganosiloxanes and phos-phate binders. Pozharnaya Bezopasn.: Probl. Perspekt. 2014. V. 2. N 1(5). P. 198-202 (in Russian).
Abdrakhimov V.Z., Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimova E.S., Kayrakbaev A.K., Kolpakov A.V. A heat-resistant composite based on phosphate binders and high alumina wastes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved.. Str-vo. 2015. N 8. P. 33-40 (in Russian).
Pop M.S. Heteropoly- and isopolyoxometallates. Ed. by E.N. Yurchenko. Novosibirsk: Nauka. 1990. 232 p. (in Russian).
Cotton F., Wilkinson D. Modern inorganic chemistry. Ed. by M.E. Dyatkina. Moscow: Mir. 1969. 592 p. (in Rus-sian).
Goncharov Yu.I., Malkova M.Yu., Shamshurov V.M., Shamshurov A.V. Geology, mineralogy, petrography. M.: Izd-vo Assotsiastii stroitelnykh vuzov. 2008. 232 p. (in Russian).
Massiot Ph., Centeno M.A., Carrizosa I., Odriozola J.A. Thermal evolution of solgel-obtained phosphosilicate solids (SiPO). J. Non-Crist. Solids. 2001. V. 292. N 1-2. P. 158-166. DOI: 10.1016/S0022-3093(01)00854-7.
Das. S.S., Srivastava V. Study of sodium and silver phosphate glasses doped with some metal chlorides. Progr. Cryst. Growth Characterizat. Mater. 2006. V. 52. N 1-2. Р. 125-131. DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2006.03.017.
