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Herstellung von polymeren; wasserunlöslichen Alkalimetaphosphaten
Polymere, wasserunlösliche Alkalimetaphosphate, Maddrellsche oder Kurrolsche Salze,
können bekanntlich durch Erhitzen primärer Alkaliorthöphosphate oder saurer Alkaliammoniumorthoghosphate
bei bestimmten Temperaturen erhalten werden. Natriumsalze erhält man z. B. durch
Erhitzen voll Na 112 P 04 oder Na N H4H P 04 auf über 6öö° bis zur Bildung einer
glasklaren Schmelze von Natriumhexametaphosphat und langsame Abkühlung letzterer.
Ebenso bilden, sich Kaliumsalze durch Erhitzen von K H2 P O4 oder von Kaliumhexametaphosphat
auf etwa 66o' und langsame Abkühlung. Es wurde überraschenderweise gefunden, däß
diese polymeren, wasserunlöslichen Alkälimetaphosphate ohne die genannten höhen
Erhitzungstemperaturen in einfacher Weise dadurch erhalten werden, daß Phosphorpentoxyd
zusammen mit einem oder mehreren Alkalisalzen solcher Säuren, deren Anhydride flüchtig
sind, oder im Gemisch mit solchen Alkalisalzen, deren Anionen mit dem flüchtigen
Anhydrid flüchtige Verbindungen ergeben, in einem Verhältnis von Met O : P2
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= t : r, worin Mo Alkalimetall bedeutet, bei solchen Temperaturen, bei
denen noch kein Schmelzen des Gemisches eintritt, erwärmt
wird.
Dabei ist es vorteilhaft z. B. durch Rühren für gute Durclimischung zu sorgen. Gegebenenfalls
kann man Luft zur Kühlung bzw. zur Lieferung noch fehlenden Sauerstoffs oder inerte
Gase zur Entfernung der während der Reaktion entstehenden Gase und Dämpfe durchleiten.
Diese letzteren können in an sich bekannter Weise durch Absorption oder Kondensation
zurückgewonnen werden.
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Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ergibt sich dadurch, daß
keine hohen Erhitzungstemperaturen nötig sind und das langwierige =1,ustreiben von
Wasser sowie eine umständliche Abkühlung fortfällt. Durch Umsetzung von Phosphorpentoxyd
mit Alkalisalzen in der Wärme hat man bisher nur wasserlösliche Metaphosphate erhalten.
So ist bereits vorgeschlagen worden, aus Phosphorpentoxyd und Alkalichlorid bei
über 5oo° Metaphosphate zu gewinnen. Infolge der hohen Temperaturen wird dabei das
Material der Apparaturen besonders stark beansprucht, auch werden auf diese Weise
nur wasserlösliche Metaphosphate gewonnen. Auch nach einem anderen Verfahren werden
Metaphosphate durch Erhitzen eines Gemisches von Phosphorpentoxyd mit Alkalisalzen
bei Temperaturen von über 5oo ' hergestellt. Dabei kann durch Aufbringen geringer
Wassermengen die Reaktion eingeleitet und das Anion .durch nachfolgendes Erhitzen
bis zum Schmelzen bei etwa 65o° ausgetrieben werden. Neuerdings ist vorgeschlagen
worden, Oxydationsprodukte des Phosphors, namentlich Phosphorpentoxydy auf geschmolzene
Metallsalze, insbesondere Alkalichloride, zur Einwirkung zu bringen, wobei die Reaktion
unter Zufuhr von Wasserdampf in einem besonders gebauten und ausgekleideten Ofen
so erfolgt, daß in dessen Unterteil ständig flüssige Schmelze vorhanden ist. Auch
hierbei werden nur lösliche Metaphosphate erhalten.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren lassen sich nach dem vorliegenden,
Verfahren ohne Schmelzen und ohne hohe Temperaturen auf einfache Weise polymere,
wasserunlösliche Alkali.metaphospfiate herstellen. Diese erweisen sich nach ihren
Eigenschaften je nach den im Rahmen der Erfindung gewählten Reaktionsbedingungen
als Maddrellsche oder Kurrolsclie Salze. Beispiele i. i2o Teile Natriumnitrat werden
mit ioo Teilen Phosphorpentoxyd vermischt und in einem Drehofen leicht angewärmt.
Unter Entweichen von Stickoxyden setzt die Reaktion ein. Sobald die Gasentwicklung
nachläßt, wird die Temperatur allmählich bis auf 17o° gebracht und der Rückstand
2 bis 3 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Man erhält i_lo Teile einer weißen
Masse. die in U'asser und Hexametaphosphatlösungen unlöslich ist und polymeres Maddrellsclies
Natriummetaphosphat darstellt.
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2. Ein inniges Gemisch aus 29 Teilen Natriumchlorid, 42 Teilen Natriumnitrat
und 7o Teilen Phosphorpentoxyd wird leicht angewärmt und, wie im Beispiel i beschrieben,
bis 3 Stunden auf iSo° erhitzt. Die erhaltenen etwa ioo Teile weißen Salzes sind
in Wasser und wäßriger Hexametapliosphatlösung unlöslich und stellen die -laddrellsclie
Form des polymeren N atritimmetapliosphates dar.
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3. In einem Gefäß, durch das ein Luftstrom zur Fortführung der während
der Reaktion entstehenden Gase geleitet werden kann, wird ein inniges Gemisch aus
26 Teilen Natriumcarbonat, d.2 Teilen Natriumnitrat und 7o Teilen Phosphorpentoxyd
so erwärmt, daß die Masse nicht zum Schmelzen kommt. Nach völliger Entfernung der
Gase, die wiedergewonnen werden, verbleiben etwa ioo Teile wasserunlösliches, polymeres
Natriummetaphosphat in der Kurrolschen Form, die in Wasser unlöslich sind und mit
einer Natriumhexametaphosphatlösung eine viskose und kolloide Lösung ergeben.
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q.. In einer Apparatur entsprechend Beispiel 3 wird ein Gemenge aus
36 Teilen N atriumsulfat, 4.2 'feilen \ atriumnitrat und 70 Teilen Phosphorpentoxyd
so erwärmt, daß ein Schmelzen der Masse nicht eintritt. Die nach Beendigung der
Reaktion erhaltenen etwa ioo Teile des harten, schwer zu verreibenden Rückstandes
erweisen sich durch ihre Unlöslichkeit in Wasser und kolloidale Löslichkeit in wäßriger
N atriuniliexainetaphosphatlösung als Kurrolsches N atriummetaphosphat.
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5. 97 Teile Kaliwmcarbonat und ioo Teile Pliosphorpentoxyd werden
in einem Drelirohrofen mehrere Stunden auf 25o= erwärmt. Die erhaltenen 16o Teile
weißen, sehr harten Salzes sind in Wasser unlöslich, liefern aber in wäßriger Natriumhexametaphosphatlösung
eine kolloide viskose Lösung. Sie stellen das Kurrolsche Kaliummetaphosphat dar.
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6. ioo Teile Kaliumnitrat und 70 Teile Phosphorpentoxyd werden
in einem Drehrdhrofen mehrere Stunden auf ioo° erwärmt. Es werden iio Teile Kurrolsches
Kaliummetaphäsphat erhalten, die in Wasser unlöslich sind, jedoch in Natriumhexametapliosphatlösung
eine viskose kolloidale Lösung ergeben.
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7. In einer Apparatur nach Beispiel 3 wird ein Gemisch aus 38 Teilen
Kaliumchlorid, 5o Teilen Kaliumnitrat und 7o Teilen Phosphorpentoxy d unter dauerndem
Rühren einige Stunden so erwärmt, daß die Masse nicht
schmilzt.
Der Rückstand besteht aus r ro Teilen Kurrolsches Kaliummetaphosphat, das. in Wasser
unlöslich ist, aber mit Natriumhexametaphosphatlösun@g eine hochviskose, kolloidale
Lösung ergibt.