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CN102603355B - 一种碱基地质聚合物多孔材料 - Google Patents

一种碱基地质聚合物多孔材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碱基地质聚合物多孔材料。这类材料组成成份复杂多变，不同的组成成分具有特定的性质及功能，可达到不同的使用目的。本发明由浆料和复合发泡剂按照重量比9-38∶1的比例组合而成；浆料由下述重量份原料组成：水玻璃20-50份、矿渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、可再分散乳胶粉0.3-1.0份；复合发泡剂由下述重量份原料组成：双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份。上述原料制备出的发泡材料孔径均匀，闭孔率高，泌水率低，产品收缩值小，固化速度快，生产效率高，是一种防火、耐久、高效绝热的碱基地质聚合物多孔材料。

Description

一种碱基地质聚合物多孔材料
技术领域
本发明涉及的是一种碱基地质聚合物多孔材料，特别涉及一种水玻璃基地质聚合物多孔材料，属于新材料技术领域。
背景技术
碱基地质聚合物材料是一种以碱性物质主要是水玻璃为激发剂，以含有铝硅酸盐的矿物材料为激发对象，在一定温度下经过解聚——缩聚的化学反应，形成的一种性能优良的无机高分子聚合物材料。通过改变这种无机高分子聚合物材料的密度和孔径，可制备成各种保温砌块、化工设备耐火构件、防火隔离带、保温砖等。因此，从上世纪70年代开始，地质聚合物开始为广大科研人员所重视，其应用范围不断扩大，近年来，由于环境污染加重，能源消耗严重，对各种新材料的研究不断深入，地聚物的研究呈现火热趋势。经过检索，专利号为201010591427的中国专利公开了一种制备水泥发泡材料的方法，该发明包括制备水泥浆料、制备泡沫以及将上述二者混合的过程。该发明制得的产品可应用于建筑隔墙和建筑外墙外保温材料的工业化生产。不足之处在于该发明原料种类多，配料复杂，多种物料混合不易均匀，且固化速度慢，生产效率低，占用场地大。碱基地质聚合物材料是一大类材料，其组成成份复杂多变，不同的组成成分具有特定的性质及功能，可达到不同的使用目的，因此针对已有技术，对碱基地质聚合物材料的进一步深入研究，是很有必要的。
发明内容
本发明的目的就是提供一种发泡孔径均匀、导热系数低、固化速度快、生产效率高成本低廉、原材料来源广泛的碱基地质聚合物多孔材料。克服现在同类材料所存在的耐酸碱性差，抗裂性和抗折性低，强度低，导热系数高的不足。
上述发明目的，是通过以下技术方案来实现的：一种碱基地质聚合物多孔材料，由浆料和复合发泡剂按照重量比9-38∶1的比例组合而成；
浆料由下述重量份原料组成：水玻璃20-50份、矿渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、可再分散乳胶粉0.3-1.0份；
复合发泡剂由下述重量份原料组成：双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份；
所述的水玻璃为工业水玻璃经过改性所得的高活性水玻璃，模数为1.2-1.8，波美度为40；
所述的矿渣为细度100-600目的高炉水渣、100-600目的转炉钢渣中的任意一种或者两种的混合物；
所述粉煤灰为市售一级、二级中的任意一种或者两种的任意混合物；
所述偏高岭土为细度200-1000目的高岭土原矿或水洗后的高岭土在600-900℃环境中煅烧2-3小时所得的粉体；
所述聚丙烯纤维为0.5-2cm长度的高强聚丙烯束状纤维；
所述可再分散胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯、乙烯共聚胶粉其中的一种或任意混合物；
所述的双氧水为10％-50％的工业用双氧水；
所述稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油脂肪酸单乙醇酰胺的其中一种或者任意混合物；
所述动物性发泡助剂为商品动物性发泡剂与水按照重量比1∶50-70稀释的溶液；
上述原料，由下述方法制备：
(1)将浆料中除水玻璃外的各组成成分按照比例进行混合均匀成粉体料；
(2)将混合均匀的粉体料与水玻璃按照比例混合，然后搅拌均匀，得到浆料；
(3)取复合发泡剂的原料按照比例混合均匀得到复合发泡剂；
(4)将复合发泡剂按比例加入浆料中，混合搅拌均匀后浇注成型，经室温条件下养护即得。
采取上述措施的本发明，将双氧水作为复合发泡剂的主要成分，以动物性发泡剂水溶液作为发泡助剂，改善了以往发泡材料使用单一发泡剂的不足，可使发泡材料的容重范围从180-800kg/m3任意调整，从而制备出不同用途的发泡产品。制备出的发泡材料孔径均匀，闭孔率高，泌水率低，产品收缩值小。以水玻璃基地质聚合物浆料作为发泡材料前驱体，可使发泡产品的中期强度大大强于水泥类发泡产品，耐久度、耐酸碱性能上也优于水泥类发泡产品。添加聚丙烯纤维增强了发泡产品的抗裂性和抗折性。可再分散乳胶粉调节了发泡浆体的粘度，控制发泡泡体的封闭率以及泡体大小，使发泡产品具有更高的强度和更低的导热系数。本发明采用工业废渣作为原料，来源十分丰富，生产过程绿色环保，且与水泥类发泡产品相比，固化速度快，生产效率高，是一种防火、耐久、高效绝热的碱基地质聚合物多孔材料。
具体实施方式
实施例1
(1)浆料的配置：将细度200-1000目的高岭土在800℃中恒温煅烧2小时得到偏高岭土。取偏高岭土15份，325目矿渣35份，2级粉煤灰15份，聚丙烯纤维0.5份，可再分散乳胶粉0.4份，模数1.3，波美度40的水玻璃50份，将上述固体原料混合均匀后再与水玻璃混合均匀制备成浆料待用。
(2)复合发泡剂的配置：取双氧水24份，水64份，动物性发泡剂与水按照1∶50配制的动物性发泡助剂1份，十二烷基甜菜碱0.6份，混合搅拌均匀后待用。
(3)将浆料和复合发泡剂按照重量比12∶1的比例混合，高速搅拌20分钟后，得到发泡浆料。
(4)将得到的发泡浆料注入模具中制备成发泡块，2小时后拆模，置于室温条件下养护1-5天即可。
(5)将得到的发泡块在干燥箱干燥后测试其性能，基本指标如下：干表观密度270kg/m3，导热系数0.058w/(m·k)，抗压强度达到1.2MPa，线收缩率0.5％，吸水率6％。
实施例2
(1)浆料的配制：偏高岭土的制备同实施例1。取偏高岭土20份，钢渣45份，粉煤灰20份，聚丙烯纤维1份，可再分散乳胶粉0.8份。取模数为1.2，波美度40的水玻璃75份。将粉体料和水玻璃混合，搅拌均匀后得到浆料待用。
(2)复合发泡剂的配制：取双氧水35份，自来水75份，椰油脂肪酸二乙醇酰胺0.8份，动物性发泡剂与水按照1∶50配制的动物性发泡助剂0.4份。混合搅拌均匀后得到复合发泡剂待用。
(3)将浆料和复合发泡剂按照重量比34∶1的比例混合，并高速搅拌20分钟后，得到发泡浆料。
(4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块，2小时后拆模得到发泡块，并在室温下进行养护。
(5)将得到的发泡块干燥后测试其性能，其基本指标如下：干表观密度750kg/m3，导热系数0.09w/(m·k)，抗压强度8MPa，线收缩率0.3％，吸水率7％。
实施例3
(1)浆料的配制：偏高岭土的制备同实施例1。取偏高岭土10份，矿渣20份，粉煤灰10份，聚丙烯纤维0.1份，可再分散乳胶粉0.3份。取模数为1.4，波美度40的水玻璃30份。将粉体料和水玻璃混合，搅拌均匀后得到浆料待用。
(2)复合发泡剂的配制：取双氧水24份，水64份，动物性发泡剂与水按照1∶60配制的动物性发泡助剂1份，十二烷基甜菜碱0.5份，混合搅拌均匀后待用。
(3)将浆料和复合发泡剂按照24∶1的比例混合，并高速搅拌20分钟后，得到发泡浆料。
(4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块，2小时后拆模得到发泡块，并在室温下进行养护。
(5)将得到的发泡块干燥后测试其性能，其基本指标如下：干表观密度510kg/m3，导热系数0.076w/(m·k)，抗压强度5MPa，线收缩率0.3％，吸水率6.5％。
实施例4
(1)发泡浆料的配制：偏高岭土的制备同实施例1。取偏高岭土12份，矿渣32份，粉煤灰15份，聚丙烯纤维1份，可再分散乳胶粉0.8份。取模数为1.8，波美度40的水玻璃42份。将粉体料和水玻璃混合，搅拌均匀后得到浆料待用。
(2)复合发泡剂的配制：取双氧水30份，自来水70份，动物性发泡剂与水按照1∶50配制的动物性发泡助剂1.3份，十二烷基甜菜碱0.8份，混合搅拌均匀后待用。
(3)将浆料和复合发泡剂按照18∶1的比例混合，并高速搅拌20分钟后，得到发泡浆料。
(4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块，2小时后拆模得到发泡块，并在室温下进行养护。
(5)将得到的发泡块干燥后测试其性能，其基本指标如下：干表观密度400kg/m3，导热系数0.063w/(m·k)，抗压强度3.1MPa，线收缩率0.3％，吸水率7％。
实施例5
(1)浆料的配制：偏高岭土的制备同实施例1。取偏高岭土30份，矿渣75份，粉煤灰25份，聚丙烯纤维2.6份，可再分散乳胶粉1.8份。取模数为1.6，波美度40的水玻璃68份。将粉体料和水玻璃混合，搅拌均匀后得到浆料待用。
(2)复合发泡剂的配制：取双氧水100份，自来水210份，动物性发泡剂与水按照1∶70配制的动物性发泡助剂4份，十二烷基甜菜碱2.6份，混合搅拌均匀后待用。
(3)将浆料和复合发泡剂按照质量比9∶1的比例混合，并高速搅拌20分钟后，得到发泡浆料。
(4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块，2小时后拆模得到发泡块，并在室温下进行养护。
(5)将得到的发泡块干燥后测试其性能，其基本指标如下：干表观密度200kg/m3，导热系数0.05w/(m·k)，抗压强度0.5MPa，线收缩率0.35％，吸水率5.8％。

Claims (1)

1.一种碱基地质聚合物多孔材料，其特征在于所述材料由浆料和复合发泡剂按照重量比9-38∶1的比例组合而成；
浆料由下述重量份原料组成：水玻璃20-50份、矿渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、可再分散乳胶粉0.3-1.0份；
复合发泡剂由下述重量份原料组成：双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份；
所述的水玻璃为工业水玻璃经过改性所得的高活性水玻璃，模数为1.2-1.8，波美度为40；
所述的矿渣为细度100-600目的高炉水渣、100-600目的转炉钢渣中的任意一种或者两种的混合物；
所述粉煤灰为市售一级、二级粉煤灰中的任意一种或者两种的任意混合物；
所述偏高岭土为细度200-1000目的高岭土原矿或水洗后的高岭土在600-900℃环境中煅烧2-3小时所得的粉体；
所述聚丙烯纤维为0.5-2cm长度的高强聚丙烯束状纤维；
所述可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯、乙烯共聚胶粉其中的一种或任意混合物；
所述的双氧水为10％-50％的工业用双氧水；
所述稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油脂肪酸单乙醇酰胺的其中一种或者任意混合物；
所述动物性发泡助剂为商品动物性发泡剂与水按照重量比1∶50-70稀释的溶液；
上述原料，由下述方法制备：
(1)将浆料中除水玻璃外的各组成成分按照比例进行混合均匀成粉体料；
(2)将混合均匀的粉体料与水玻璃按照比例混合，然后搅拌均匀，得到浆料；
(3)取复合发泡剂的原料按照比例混合均匀得到复合发泡剂；
(4)将复合发泡剂按比例加入浆料中，混合搅拌均匀后浇注成型，经室温条件下养护即得。
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Legal Events

Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20120725

Assignee: Guangxi Qili New Materials Science and Technology Co., Ltd.

Assignor: Chao Kai|Liu Haifeng

Contract record no.: 2014450000035

Denomination of invention: Basic group geopolymer porous material

Granted publication date: 20130619

License type: Exclusive License

Record date: 20140620

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20130619

Termination date: 20180318