ГЕОПОЛИМЕРНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ НА ОСНОВЕ КАОЛИНА

Аннотация

Показано, что на основе геополимеров возможно получение связок в целях последующего применения для изготовления композиционных материалов по керамической технологии. Синтезированы две разновидности фосфатного связующего (каолинфосфатное КФС и каолиналюмофосфатное КАФС) на основе метакаолина, полученного термообработкой каолина, и ортофосфорной кислоты (ОФК). Использование алюмосиликатной фазы в составе связки представляло интерес для получения высокотемпературных композиционных материалов, содержащих муллит 3Al2O3·2SiO2 в результате термообработки в виде равномерно распределенной тонкодисперсной фазы, объединяющей зерна заполнителя в прочный монолит. При введении в связку дополнительного количества оксида алюминия возможно увеличение содержания муллита за счет связывания свободного кремнезема, образующегося в ходе термообработки метакаолина. Рентгенофазовый анализ связок, подвергнутых термообработке при 300 оС, показал высокую степень разрушения структуры исходного минерала в ходе его взаимодействия с ОФК. При этом образовывались фосфаты Al: ортофосфат AlPO4, триполифосфат AlH2P3O10, метафосфат Al(PO3)3, причем последний существовал в виде низкотемпературной (В) формы. Основной кремнийсодержащей фазой являлся силикофосфат SiP2O7. Образование различных фосфатов подтверждено наличием в ИК-спектре широкой неразрешенной полосы в области 1300-980 см-1, включающей в себя валентные колебания P-O-Р, P-O-Si, P-O, P-OH, P-O-Al.  Определены прочность при сжатии и пористость форм связующего после термообработки в интервале 300-1200 оС. Заметное упрочнение и уплотнение образцов начиналось при температуре 300 оС, характерной для взаимодействия оксидов алюминия и кремния с ОФК. Выше 900 оС наблюдался существенный прирост прочности и уменьшение пористости, что, по-видимому, было связано с образованием муллита в этих условиях.  КАФС имело лучшие показатели, что можно связано с кольматирующим действием образующегося алюмосиликатного геля.