[其他]磷酸盐溶液及其作为粘合剂的应用

说明书

本发明是关于磷酸盐水溶液及其用途。

磷酸铝水溶液可作为粘合剂、结合剂或涂料广泛地应用于要求热稳定性或速凝性的多种用途中。磷酸铝溶液可用作耐火砂浆/塑料制品和模制品的粘合剂，尤其是高铝耐火材料的粘合剂;可用作硅钢涂料，为了提供变压器磁心层间电阻（美国专利2745203号）;可用作涂敷和粘合耐火纤维材料的基体组份（专利合作条约申请号W085/01676号）;可用作粘着集料构件的活性组份（美国专利4419133号）;可用作无机树脂体系的活性组份，这种树脂体系可作结合剂，应用广泛（美国专利4141744号和4504555号）;还可用作多孔陶瓷材料的活性组份（美国专利3148996号）。磷酸氢镁水溶液也可用作高温作业中的粘合剂及硅钢涂料。商品磷酸铝溶液和磷酸氢镁溶液都含有游离磷酸。

许多含磷酸铝溶液的组成物都是在室外配制和/或使用的，也许需要在户外进行运输、贮存和/或掺和磷酸铝溶液。磷酸铝溶液的结晶点和冰点都相当高，例如，50%的溶液，其结晶点为5°F（-15℃），冰点为-10°F（-23℃），这在寒冷天气进行室外运输、贮存、掺和或使用含有各种成份的磷酸铝水溶液就有诸多不便。特别是当气温低于-10°F（-23℃）时，贮存设备及输送管线需要加热保温。

我们报道的含磷酸铝的水溶液，其结晶点及冰点都有所降低，因此减少了冷天运输、贮存、配制和使用含各种成份磷酸铝水溶液的一些困难。

本发明所提供的磷酸盐水溶液含有下述各组份：（Ⅰ）磷酸二氢铝;（Ⅱ）一种碱金属盐，或一种碱土金属盐，或铝盐，或上述金属的混合盐，和至少一种像磷酸这样的强酸，但如果用的是铝盐时，所用的酸应该比磷酸更强;（Ⅲ）磷酸。组份（Ⅰ）、（Ⅱ）和（Ⅲ）的总重量含量为30-55%，组份（Ⅱ）中的金属与组份（Ⅱ）中金属和组份（Ⅰ）中铝之和的摩尔百分比为1-65%，磷酸（Ⅲ）（以H₃PO₄表示）与组份（Ⅱ）中金属和组份（Ⅰ）中铝之和的摩尔百分比为0.5-100%。

在本发明所提供的溶液中，组份（Ⅱ）中的金属是碱金属（如锂，钠或钾），或碱土金属（如钙，锶，钡或镁），或铝，或上述金属的混合物。组份（Ⅱ）中的金属盐至少是像从磷酸那样的强酸制得的盐（即其最大的pKd值与磷酸的一级离解常数pKd值相当），这种强酸如磷酸本身，或硫酸、硝酸或盐酸，但如果组份（Ⅱ）中的金属是铝时，所用的酸应比磷酸更强，如用硫酸，硝酸或盐酸，或这些酸的混合物。当组份（Ⅱ）中的金属是一种碱金属或碱土金属时，其盐最好是磷酸衍生盐。组份（Ⅱ）中的金属盐最好是磷酸二氢镁或磷酸二氢钙，尤以磷酸二氢镁更佳。碱金属盐可用磷酸二氢钠和磷酸二氢钾。可用作组份（Ⅱ）的其他盐还有硫酸镁和硫酸铝。在本发明的优选实施例中，组份（Ⅱ）的盐是一种磷酸二氢镁和硫酸铝的混合物。在本发明的溶液中，其组份（Ⅰ）和（Ⅱ）含有铝离子，镁离子，磷酸二氢根离子和硫酸根离子。

组份（Ⅱ）中的金属与组份（Ⅰ）中的铝和组份（Ⅱ）中的金属之和的摩尔百分比为1-65%，例如1-60%，1-45%，2-30%等。最好为6-20%，如10-20%，14%左右等，所制得的溶液其结晶点大大降低，而粘合性能又与不加组份（Ⅱ）的磷酸铝溶液的性能基本相似。本发明制备的溶液具有非常合适的结晶点，即其结晶点在-26.1℃至-34.4℃（-15°F至-30°F）范围内。对于在极低温下使用的其结晶点已大大降低的溶液，组份（Ⅱ）中的金属所占的摩尔百分比可为20-6%，如20-50%，尤其用碱土金属（特别是镁）更为如此。

本发明的水溶液，按重量计，（Ⅰ）、（Ⅱ）两种组份的含量一般为40-55%，较好的应为45-55%，如50%（重量）左右;总浓度为45-53%的溶液比更高浓度的溶液具有更好的稳定性。按重量计，溶液中各组份的含量最好为：组份（Ⅰ）40-52%，如40-50%;组份（Ⅱ）1-15%，如5-15%，具体说组份（Ⅰ）的含量为40-52%时，组份（Ⅱ）的含量反过来是10-1%，如使用磷酸二氢镁时，组份（Ⅰ）、（Ⅱ）占总重量的47-53%。因此，溶液中组份（Ⅱ）的含量可以为1-9%，如3-7%，5%左右，组份（Ⅰ）含量可为41-49%，如43-47%，45%左右。较可取的溶液浓度是40-52%（重量）的磷酸铝，1-15%（重量）的磷酸二氢镁，镁与镁、铝之和的摩尔百分比为5-15%。