Композиционный материал на основе оксида алюминия и каолинфосфатного связующего

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе метакаолина и ортофосфорной кислоты синтезировано геополимерное каолинфосфатное связующее для последующего использования в производстве композиционных материалов. Выбор алюмосиликата в качестве связующего обусловлен возможностью образования муллита 3Al2O3·2SiO2 при высокотемпературном обжиге изделий на его основе. При термообработке в этой фазе образуются различные фосфаты Al и силикофосфат SiP2O7, что подтверждено рентгенофазовым анализом. Методом ИК-спектроскопии установлено образование связей P–O–P, P–O–Si, P–O–Al, характерных для геополимеров. Определены прочность при сжатии и водопоглощение композитов, полученных на основе каолинфосфатного связующего и различных алюмооксидных заполнителей (электрокорунд, технический глинозем) после обжига при 1000–1500°C. Установлены оптимальные составы материалов. Показано, что даже обжиг при 1000°C позволяет получать достаточно прочные композиты на основе оксида алюминия. Сравниваются данные для материалов, полученных на каолинфосфатных и каолиналюмофосфатных связующих. Дополнительное введение оксида алюминия в связующее способствовало появлению алюмосиликатного геля, заполняющего поры в материале, и, как следствие, повышению прочности композита.

Об авторах

Н. В. Филатова

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: zyanata@mail.ru
пр. Шереметевский, 7, Иваново, 153000 Россия

Н. Ф. Косенко

Ивановский государственный химико-технологический университет

пр. Шереметевский, 7, Иваново, 153000 Россия

И. И. Зонина

Ивановский государственный химико-технологический университет

пр. Шереметевский, 7, Иваново, 153000 Россия

М. А. Баданов

Ивановский государственный химико-технологический университет

пр. Шереметевский, 7, Иваново, 153000 Россия

Список литературы

  1. Davidovits J. Geopolymer. Chemistry & Applications, 4th ed. Saint-Quentin: Geopolymer Institute, 2015. 674p.
  2. Djobo J.N.Y., Tome S. Insights into Alkali and Acid-Activated Volcanic Ash-Based Materials: A Review // Cement Concrete Composites. 2024. V. 152. Р. 105660 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2024.105660
  3. Cong P., Cheng Y. Advances in Geopolymer Materials: A Comprehensive Review // J. Traffic Transp. Eng. 2021. V. 8. № 3. P. 283–314. https://doi.org/
  4. 1016/j.jtte.2021.03.004
  5. Wagh A.S. Chemically Bonded Phosphate Ceramics, Twenty-First Century Materials with Diverse Applications, 2nd ed. Elsevier, 2016. 422 p.
  6. Katsiki A. Aluminosilicate Phosphate Cements – a Critical Review // Adv. Appl. Ceram. 2019. V. 118. № 5. P. 274–286. https://doi.org/10.1080/17436753.2019.1572339
  7. Ma S., Zhang Z., Liu X. Comprehensive Understanding of Aluminosilicate Phosphate Geopolymers: a Critical Review // Materials. 2022. V. 15. № 17. Р. 5961. https://doi.org/10.3390/ma15175961
  8. Mocciaro A., Conconi M.S., Rendtorff N.M., Scian A.N. Ceramic Properties of Kaolinitic Clay with Monoaluminum Phosphate (Al(H2PO4)3) Addition // J. Therm. Anal. Calorim. 2021. V. 144. P. 1083–1093. https://doi.org/10.1007/s10973-020-10488-2
  9. Sellami M., Barre M., Toumi M. Synthesis, Thermal Properties and Electrical Conductivity of Phosphoric Acid-Based Geopolymer with Metakaolin // Appl. Clay Sci. 2019. V. 180. Р. 105192. https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.105192
  10. Khabbouchi M., Hosni K., Mezni M., Zanelli C., Doggy M., Dondi M., Srasra E. Interaction of Metakaolin-Phosphoric Acid and Their Structural Evolution at High Temperature // Appl. Clay Sci. 2017. V. 146. P. 510–516. https://doi.org/10.1016/j.clay.2017.07.006
  11. Djobo J.N.Y., Nkwaju R.Y. Preparation of Acid Aluminum Phosphate Solutions for Metakaolin Phosphate Geopolymer Binder // RSC Adv. 2021. V. 11. P. 32258–32268. https://doi.org/10.1039/d1ra05433c
  12. Djobo J.N.Y., Stephan D. Understanding the Binder Chemistry, Microstructure, and Physical Properties of Volcanic Ash Phosphate Geopolymer Binder // J. Am. Ceram. Soc. 2022. V. 105. № 5. P. 3226–3237. https://doi.org/10.1111/jace.18333
  13. Zribi M., Baklouti S. Phosphate-Based Geopolymers: a Critical Review // Polymer Bull. 2021. V. 79. P. 6827–6855. https://doi.org/10.1007/s00289-021-03829-0
  14. Douiri H., Kaddoussi I., Baklouti S., Arous M., Fakhfakh Z. Water Molecular Dynamics of Metakaolin and Phosphoric Acid-Based Geopolymers Investigated by Impedance Spectroscopy and DSC/TGA // J. Non-Cryst. 2016. V. 445–446. P. 95–101. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2016.05.013
  15. Филатова Н.В., Косенко Н.Ф., Садкова К.С. Геополимерное связующее на основе каолина // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2024. Т. 80. № 4. С. 146–152.
  16. Filatova N.V., Kosenko N.F., Denisova O.P., Sadkova K.S. The Physicochemical Investigation of the Zhuravliny Log Kaolin. Part 1 // ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. № 8. P. 85–93. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226508.6656
  17. Kosenko N.F., Filatova N.V., Denisova O.P., Sidorenko I.N. The Physicochemical Investigation of the Zhuravliny Log Kaolin. Part 2 // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N. 2. P. 46–51. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246702.6886
  18. Косенко Н.Ф., Филатова Н.В., Пимков Ю.В. Кинетика твердофазного синтеза муллита из активированных прекурсоров // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2016. Т. 59. № 1. С. 36–38. https://doi.org/10.6060/tcct.20165901.5298
  19. Aroke U.O., Abdulkarim A., Ogubunka R.O. Fourier-Transform Infrared Characterization of Kaolin, Granite, Bentonite and Barite // ATBU J. Environ. Technol. 2013. V. 6. № 1. P. 42–53.
  20. Khabbouchi M., Hosni K., Zidi R., Srasra E. Structural, Conductive and Dielectric Properties of Silicon Phosphate SiP2O7 Synthesis from Activated Clay // Appl. Clay Sci. 2019. V. 178. Р. 105139. https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.105139
  21. Комлев В.Г., Комлева Г.П., Доронина Н.Е. Муллитокорундовые набивные смеси на основе ортофосфорной кислоты // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2005. Т. 48. № 2. С. 73–75.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025