NO138688B - Fremgangsmaate for tilveiebringelse av en sveiseforbindelse mellom aluminium og staal - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av kiselfosforsyre.

Oppløselige silikater har som bekjent funnet vid teknisk anvendelse. De karak-teristiske reaksjoner på grunn av hvilke man anvender disse stoffer er overveiende funksjoner av det oppløste silikatanion.

Slike funksjoner er f. eks. den fnokkende egenskap i kolloide systemer, grenseflate-aktiviteten, bindeevnen og film- og struk-turegenskaper. De oppløselige silikater an-vendes derfor for områdene såper, vaske-midler, vannrensningsmiddel, kitt, påstryk-ningsstoffer osv.

Som vannoppløselige silikater anven-

des til i dag praktisk talt bare natron- og kalivannglass. For disse er selvsagt en sterk alkalisk reaksjon egen og begrenser deres anvendelse.

Derfor har det i lengere tid vært be-

hov for å finne vannoppløselige silikatforbindelser for det i teknisk henseende interessante sure pH-område, og som egner seg for en teknisk anvendelse og fremstilling. Som slike silikatforbindelser kan det komme på tale kiselfosforsyrer.

Det er nu blitt funnet en fremgangs-

måte til fremstilling av vannoppløselig krystallinsk kiselfosforsyre i løs form, som har et molforhold SiCVP,.Or, = 1 ved omsetning av findelt kiselsyre med høypro-

sentig fosforsyre i molforhold SiCy<p.>Os mellom 0,3 og 1,5, fortrinsvis 0,5 og etter-følgende modning av reaksjonsblandingen i et temperaturområde fra 50° til 300° C, fortrinsvis 80° C til 180°C, som ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at reaksjonsblandingen etter modningen med et over-

for kiselfosforsyre inert organisk oppløs-ningsmiddel befries for overskytende resp.

ikke omsatt fosforsyre, adskilles og tørkes.

Når det fremstillede stoffs oppløsnings-hastighet skal minskes, så underkastes dette i tillegg en temperaturbehandling med temperaturer mellom 100° C og stof-

fets smeltepunkt. Alt etter temperaturens og behandlingstidens valg blir oppløsnings-hastigheten mer eller mindre nedsatt.

Såkalte silicofosforsyrer er kjent alle-

rede siden 1883. Det er også kjent at en en eller noen bestemte modifikasjoner av denne forbindelse oppløser seg mere eller mindre hurtig og fullstendig i vann.

En fra litteraturen kjent fremstillings-metode foreskriver å oppløse i varm høy-konsentrert fosforsyre høyaktiv kiselsyre

— oppløseligheten utgjør bare 5 pst. ■— og å avvente kiselfosforsyrens utkrystallise-

ring. Det oppstår da alt etter den anvendte temperatur, krystallografisk forskjellige modifikasjoner idet den under 260° C ut-krystalliserende modifikasjon oppløses av vann.

En ytterligere fremstillingsmåte går ut

fra støkiometriske mengder kiselsyre og fosforsyre som under milde betingelser av-vannes. Også her oppstår, alt etter avvan-ningstemperaturene forskjellige modifikasjoner; ytterligere modifikasjoner fåes ved en forandret sammensetning av utgangs-stoffene.

I begge metoder er det for overføring

av fremgangsmåten til en teknisk brukbar prosess ulemper: I den første fremgangs-

måte som gir godt utformede krystaller, er ved kiselsyrens lille oppløselighet i fosforsyre betingede nødvendig store overskudd av fosforsyre uønsket. Den annen fremgangsmåte gir derimot ingen fullstendig kjemisk omsetning og det er etterpå ikke mulig å adskille kiselfosforsyre fra ennu ikke omsatt kiselsyre. Den ufullsten-dige reaksjon er spesielt å tilbakeføre til den lave temperatur som er nødvendig til dannelsen av den vannoppløselige modifikasjon, og kan derfor ikke unngås.

En ytterligere kjent fremgangsmåte har til formål fremstilingen av en vann-oppløselig kiselfosforsyre med formelen HjSKPOj),. I motsetning til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen får man et yt-terst hygroskopisk stoff som ikke er egnet for noen videre rensning.

Endelig kommer man til kiselfosfor-syreholdige produkter når man brenner inn fosforsyre på kiselsyreholdige bære-material. Man kunne på denne måte bare fremstille brukbare katalysatorer. Oppløse-lige og gradert oppløselige produkter slik de fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, fikk man imidlertid ikke på denne måten.

Kiselfosforsyren fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen danner et løst hvitt pulver alt etter den termiske behandling og oppløser seg klart i vann.

I denne oppløsning foreligger silikat-anioner i metallionfritt medium. Produktet fremstillet ifølge oppfinnelsen kan finne anvendelse på alle områder hvor det kreves silikater med oppløst silikation. Oppløsninger av kiselfosforsyren fremstillet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har overraskende en maksimal stabili-tet og sikrer derved en meget god lagrings-evne.

Fremstillingen av kiselfosforsyre ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fore-går i følgende trinn: 1. En fosforsyre bringes mest hensiktsmessig ved oppvarmning til en konsentrasjon som ligger i konsentrasjonsområdet over 70 pst. P.,Or, 2. Findelt kiselsyre, mest hensiktsmessig utfeldt amorf kiselsyre, innrøres ved temperaturer under 125° C i fosforsyren i en slik mengde at det, idet formelen SiO,. PoOs legges til grunn, er til stede et overskudd av fosforsyre mest hensiktsmessig 1 mol overskytende P.05 pr. mol kiselfosforsyre som skal fremstilles. Det inntrer i løpet av kort tid en reaksjon mellom komponentene som gjør seg merkbar ved en plutselig viskositetsøkning. 3. Mest hensiktsmessig underkastes blandingen en modningsprosess ved temperaturer mellom 80° C og 180° C i lengere tid, omtrent en uke. I denne tid vokser kiselfosforsyrekrystallene og letter derved dekanteringen og frafiltrering under sug ved den senere rensning. Ved podning med krystallmassen av en tidligere blanding og/eller ved knaing lar modningstiden seg vesentlig forkorte. 4. Det modnede reaksjonsprodukt underkastes en behandling med et organisk oppløsningsmiddel som er inert overfor kiselfosforsyre, men har en oppløsningsevne for fosforsyre. Ifølge oppfinnelsen har det for dette spesielt vist seg slike oppløsnings-midler som har kokepunkt under 200° C og har en karboksyl-, eter- eller sulfoksyl-gruppering som f. eks. karbonsyrer, kar-bonsyreanhydrider, estere, ketoner, alifa-tiske eller cykliske etere ogalkylsulfoksyder.

Som spesielt egnede forbindelser for dette har spesielt vist seg diisopropyleter, dietyleter, maursyre, eddiksyreanhydrid, metylacetat, dimetylsulfoksyd, dioksan og tetrahydrofuran.

Bearbeidingen kan bestå av en gjen-tatt oppslemming og dekantering, sentri-fugering eller avsugning eller en ekstrak-sjon på ønsket måte. Til slutt skal det ved-hengende oppløsningsmiddel fjernes på vanlig måte f. eks. ved opphetning i vakuum til 100 til 150° C; produktet foreligger da allerede som løst pulver. Oppløs-ningsmidlet og ekstrahert fosforsyre gjen-vinnes. 5. Det på ovennevnte måte fremstilte produkt oppløser seg i løpet av få minutter helt i vann, når man ikke vesentlig overskrider en konsentrasjon på 10 g stoff pr. 100 ml vann og sørger for at det ved oppløsningen ikke kommer til noen lokal klumpdannelse. Er det imidlertid ønskelig å fremstille et stoff hvis oppløselighetspro-sess kan strekke seg over et lengere tids-rom, eksempelvis timer, dager eller også uker, så tempererer man det ovenfor til-beredte vannoppløselig pulver uten spe-siell forholdsregel ved en ved en forsøksT rekke fastslått temperatur og tid i en ovn.

Eksempel 1.

5200 g av en kjemisk ren fosforsyre av en utgangskonsentrasjon på 76 pst. H:,P04 inndampes i kvartsdigel i åpen luft inntil dens konsentrasjon er øket til 76 pst. PA-,. Man avkjøler til 40° C, så innføres 600 g tørr, kolloidal feilet kiselsyre under omrø-

ring. Blandingen oppbevares i 10 dager ved 110° C i ovn.

Etter denne tid blir den på forhånd til værelsestemperatur avkjølte blanding oppdelt og under kraftig omrøring opp-slemmet i 30 1 tørr diisopropyleter. Der-etter suges det fra og for å fjerne den res-terende overskytende fosforsyre gjentas prosedyren med mindre etermengde ennu 2 til 3 ganger.

Filterkaken tørkes under milde betingelser i vakuum eller inntil 100° C i tør-keskap.

Man får 1500 g kiselfosforsyre med den analytiske sammensetning 26,9 pst. SiO, og 63,8 pst. P.Or, Stoffet er et løst i forhold til P205 svakt hygroskopisk pulver som lar seg oppløse klart i vann til kon-sentrasjoner på 10 pst. idet det for en mengde på 1 g i 100 ml er nødvendig med ca. 2 minutter.

Av det ovenfor fremstilte produkt pla-seres 100 g i 2 timer i en på 500° C inn-regulert muffelovn. Etter avkjøling til værelsestemperatur har den analytiske sammensetning bare forandret seg lite og ut-gjør nu 29,5 pst. SiO», 68,4 pst. P2Or„ hvil-ket imidlertid innen analysens feilgrense tilsvarer like så godt molforholdet 1 : 1 som dette for det utempererte stoff. Når dette stoff innføres i vann og nemlig 10 g til 100 ml ved 20° C, så er det etter 2 timer først gått 3,3 pst. av dette stoff i oppløsning.

Ved lavere temperingstemperaturer enn 20° C er denne del større og ved høyere temperaturer tilsvarende mindre.

Eksempel 2.

Ved en fosforsyrekonsentrasjon på 74 pst. PX}, sammenblandes de til eks. 1 tilsvarende mengder kiselsyre og fosforsyre ved 40° C. I tillegg iblandes dessuten 200 g av den 8 dager modnede reaksjonsblanding ifølge eks. 1. Under oppbevaringen i ovnen ved 110° C gjennomknas massen ved hjelp av en langsomt roterende omrører. Etter 60 timer har reaksjonsblandingen 2 samme utseende og forhold som reaksjonsblanding 1 etter 10 dager. Opparbeidelse og analyse tilsvarer det som er angitt i eks. 1.

Eksempel 3.

100 g av det ifølge eks. 1 første avsnitt fremstilte forprodukt oppslemmes med en hurtig, raskt roterende omrører av edel-stål i 250 ml tørr destillert dietyleter og oppslemningen helles på en glassfilter-nutsh. Filtratet oppfanges i en engangs-evakuert 3 Ps rundkolbe mens stoffet som

skal filtreres, utvaskes med ytterligere 1,7 1 dietyleter som automatisk renner i i lø-pet av 5 timer, derved anlegges et lett over-trykk (0,5 ato) av tørr nitrogen. Den frem-kommende filterkake tørkes i en vakuum-tørkepistol ved 75° C. Det fåes 51 g av et tørt krystallinsk i vann klart oppløselig hvitt pulver med den analytiske sammensetning 65,5 pst. P20.-., 26,2 pst. SiO».

Eksempel 4.

Det gås frem på samme måte og under samme betingelser som angitt i eks. 3, og hver gang behandles 100 g av ifølge eks. 1 første avsnitt fremstilte forprodukt, med hver gang 250 ml frisk destillert maursyre, eddiksyreanhydrid, metylacetat, dimetylsulfoksyd, dioksan og tetrahydrofuran og ettervaskes hver gang med 1,7 1 av det anvendte oppløsningsmiddel. Det fås hver gang ca. 50 g av et fosforfritt stoff med den i eks. 1 nevnte analytiske sammensetning.

(Det skal henvises til at ved anven-delsen av dimetylsulfoksyder på grunn av dets høyviskositet ved værelsestemperatur må filtreringen foretas ved ca. 40° C).

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av vannoppløselig krystallinsk kiselfosforsyre i løs form, som har et molforhold på Si02/ PoO-, = 1, ved omsetning av findelt kiselsyre med høyprosentig fosforsyre i molforhold SiOo/P.O* mellom 0,3 og 1,5 fortrinsvis 0,5, og etterfølgende modning av reaksjonsblandingen i et temperaturområde fra 50° C til 300° C, fortrinsvis 80° C til 180° C, karakterisert ved at reaksjonsblandingen etter modningen med et overfor kiselfosforsyre inert organisk oppløsningsmiddel befris fra overskytende resp. ikke omsatt fosforsyre, adskilles og tørkes.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at for fremstilling av et hydrolyserende produkt med nedsatt oppløsningshastighet, underkastes det for overskytende resp. ikke omsatt fosforsyre befridde reaksjonsprodukt ennu en ekstra temperaturbehandling ved temperatur mellom 100° C og stoffets smeltepunkt.