CN101014553A - 粘性物质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能最小化数种反应性化学品之间反应的方法，该方法包括添加第一化学品并添加第一隔离层的步骤，该第一隔离层位于第一化学品的上方。然后，添加第二化学品，第二化学品位于第一隔离层的上方。添加第二隔离层，该第二隔离层位于第二化学品的上方。添加其他的化学品，其中，其他的化学品组合物位于第二隔离层的上方。将化学品和隔离层均匀混合，从而将每一种的第一、第二以及其它的化合物均匀地分布以形成混合物，其中以密度减少的顺序添加化学品。

Description

粘性物质及其制备方法

相关申请的交叉引用

本申请是马修皮扎(Matthew Piazza)在2004年6月29日提交的临时申请号60/583672的非临时申请。

发明领域

本发明通常涉及建筑材料，更详细地说，涉及用于制备建筑材料的组合物和制备该组合物的方法。

发明背景

目前，具有粘结性的建筑材料较重并只有有限的强度。这些材料通常使用蛭石和/或其它纤维轻质材料、水和水泥制备。为了制备这些建筑材料，需要大量的水，这是由于蛭石和其它纤维轻质材料具有很强的吸收性并能吸收大量用来制备建筑材料的水。被蛭石和其它纤维轻质材料吸收的水需要湿润并强化水泥。在粘结性的建筑材料中使用的水会增加建筑材料的重量，并且尽管能制备建筑材料，但在水泥建筑材料从冻结至融化中会引起应力性折断。

因此，期望制备出能减少制备建筑材料所需水量的组合物。还期望制备能加入水泥的混合物，其与蛭石和其它纤维轻质材料仅需少量的水就制备出建筑材料。还期望制备一种建筑材料，其中加入液体或凝胶湿润剂以浸透蛭石和其它纤维轻质材料，从而避免使用水。还期望以一定的方式结合特定的反应性成分，使能够最小化或消除对于建筑材料额外发生的任意反应。

发明概述

本发明通常涉及通常涉及建筑材料，更详细地说，涉及用于制备建筑材料的组合物和制备该组合物的方法。该组合物包括数种通常不期望与其它成分反应的化学品。

本发明的主要目的是制备一种粘性组合物，其用于制备能克服现有技术建筑材料局限的建筑材料。

本发明的另一个目的是制备一种粘性材料，其通过一种混合物与具有粘性的材料、橡胶、塑料的混合物的至少一种结合而形成。

本发明的另一个目的是制备一种粘性材料，其中混合物包括特定的反应性成分并以一定的方式减少或消除其中的反应。

本发明的另一个目的是制备一种粘性材料，其中混合物能增加强度并降低最终建筑材料的重量。

本发明的另一个目的是制备一种粘性材料，其中与混合物每一种成分相关的性质都包含在最终的建筑材料中。

本发明的另一个目的是制备一种建筑材料，其包括能向最终建筑材料提供额外贡献的纳米颗粒(nanoparticles)和纳米管(nanotubuoles)的至少一种。

本发明的另一个目的是提供一种能最小化数种反应性化学品之间反应的方法。该方法包括添加第一化学品并添加第一隔离层的步骤，该第一隔离层位于第一化学品的上方。添加第二化学品且第二化学品位于第一隔离层的上方。添加第二隔离层，该第二隔离层位于第二化学品的上方。添加其他的化学品且该其他的化学品组合物位于第二隔离层的上方。将化学品和隔离层均匀混合，从而将每一种的第一、第二以及其它的化合物均匀地分布以形成混合物，其中以减少密度的顺序添加化学品。

本发明的另一个目的是提供一种组合物，其包括第一化学品、第二化学品；和位于第一化学品与第二化合品之间，用于防止两者反应的至少一层隔离层。接着根据预先设定的规则混合组合物，直至制备出所述每一个第一化学品和第二化合品在其中均能均匀分布的混合物。

本发明的另一个目的是提供一种组合物，其包括基底、浇铸材料的至少一种和混合物。混合物包括超塑剂、自凝固剂、收缩减少剂和多种隔离层。当制备混合物时，在混合物相邻成分之间提供防止成分之间混合的数种隔离层，从而最小化成分之间的反应，并使得每一种独立的成分能维持与其本身相关的性质。当所述混合物与基底向结合并混合形成组合物时，混合物均匀分布在组合物中，使得基底、浇铸材料的至少一种和混合物的每一种成分彼此结合在一起。

本发明的另一个目的是提供一种制备组合物的方法。该方法包括将预定量的基底和浇铸材料中的至少一种和水和湿润剂中的至少一种结合，以浸透基底和浇铸材料的至少一种。然后，将混合物与浸透的基底和浇铸材料结合。该混合物包括超塑剂、自凝固剂、收缩减少剂和数个隔离层。在混合物每一种成分之间提供数个隔离层的一层以防止各成分之间的混合，从而使得每一个独立的成分能维持与其本身相关的性质。该方法提供了一种连续混合基底、浇铸材料中的至少一种和该混合物以形成该组合物的方法。其中，所述混合物的每一种独立成分均匀分布在组合物中，使得混合物的成分与基底和浇铸材料的至少一种结合并具有与混合物各成分相关的性质。

本发明的另一个目的是提供一种混合物和简单易用的建筑材料。

本发明的另一个目的是提供一种制备成本经济的建筑材料。

本发明的其它目的将在说明书中示出。

附图详述

当与附图一起考虑，该附图中引用的标号在多个视图中均指定相同或类似的部分，本发明的各种目的、特征和随之而来的优点将变得更显而易见且更容易理解。

图1是阐述用于制备混合物方法的流程图。

图2是筒的截面图，其示出在混合前形成混合物的各层成分。

图3是表示用于制备包括混合物的建筑材料的方法的流程图。

图4是用于混合成分以形成建筑材料的静态混合器的透视图。

图5是阐述本发明混合物其它方式制备方法的流程图；且

图6是表示混合物其它方式分层的截面图。

优选实施方式详述

本发明描述了用于制备能用作建筑和结构材料的化学混合物。最终的材料能用作装饰品和结构的结构支撑。因此，化学混合物能与至少一种水泥基底(cement-based)材料、塑料材料和橡胶材料一起使用，并且一旦使用混合物，最终的材料具有更好的特性，这是到目前为止还无法实现的事情。因此，最终所得的材料包括混合物、蛭石和用于将材料浇铸成期望形状的基底。因此，水泥基底建筑材料的以下描述不能认为是一种限制，这是由于以下描述所指出的，混合物可以在其它领域使用而带来其它的效果。

当制备包括水泥和蛭石和/或其它纤维轻质材料的建筑材料时，蛭石或其它纤维轻质材料必须在加入水之前首先加入混合物中。本发明的化学品或混合物不会与轻质材料产生反应。混合物只会与水泥(cemetitious)材料反应，因此将轻质材料与该材料混合时，蛭石必须先用水湿润。

本发明是一种混合成分的方法，这些成分通常以非期望的方式彼此反应，且常规思维表明它们不能混合在一起。该方法揭示了将液体或凝胶直接加入混合物中的蛭石或纤维轻质原料中。

将通常接触反应的成分混合的方法涉及的成分通常用于制备建筑材料中，尤其是用于水泥建筑材料中。该方法还可以用于混合其它例如通常彼此接触会反应的化合品中。

用于制备本发明的混合物的成分包括：

^*羧基化聚醚(Carboxylated Polyther)，例如超塑聚合物

^*羧基化丙烯(Carboxylated Propylene)，例如自凝固剂

^*脂肪族丙烯、乙二醇醚(Glycolethers)，例如收缩减少剂

^*表面活性剂，优选非离子表面活性剂

向混合物中添加的其它成分可以包括：

^*水减少剂一羧基化聚醚、钙、硝酸盐和葡萄糖胺的水溶液；

^*用于减少离析的粘度控制剂；

^*防水剂(water repellant agents)；和

^*空气夹带剂

向混合物中添加的其它成分包括：

^*由硅基氧化物形成的纳米颗粒

^*由硅底氧化物形成的纳米管

^*乳液

^*氧化镱(yttrium oxide)、氧化铝、铝硅氧化物、钡硅氧化物、钡锆氧化物、铈氧化物、镁氧化物和锆氧化物的至少一种

上述所有物质均不是商标名，但当其分别放置于水泥混合物中时，由它们的功能所限定。

使用上述混合物和水泥与蛭石制备建筑材料中存在缺陷。具体地说，蛭石会吸收显著量的水。20磅的蛭石会吸收多达5加仑的水并导致产生具有湿砂石稠度的组合物。因此，不期望直接将混合物加入蛭石中，这是由于蛭石会吸收混合物中的成分并因此妨碍在含有水泥材料的混合物中的均匀分布。将混合物加入水泥与过量水的混合物中。混合物的使用基本上减少并能消除制备建筑材料所需求水的量。此外，可以在组合物中添加一种轻质纤维，偏高岭土(matakatolin)，以提高最终所得建筑材料的强度。

可选择地，可以向蛭石中添加液体或凝胶湿润剂替代水，从而不用水就湿润蛭石。由于已知湿润剂的性质，只需很少量的湿润剂就能浸透蛭石或纤维轻质材料以制备组合物。此外，已知的湿润剂比水轻很多，并因此能降低浸透蛭石或纤维轻质材料的重量。此外，当混合需要与产品反应的任意材料时，可以将液体或凝胶湿润剂混合在使用的混合物中。液体或凝胶湿润剂可以用于在混合物的相互反应的成分之间形成层，从而减少水量，并因此降低使用混合物制备的产物的重量。

因此，如在下文中所讨论的，通过本发明的组合物制备的建筑材料通常通过可以阻止其内部之间相互反应的层方法而使相互反应的化学成分结合在一起。组合物通过使用混合物形成，其中，在最重的一种化学成分上，在添加次重的成分之前形成水和液体或凝胶湿润剂之一的层，从而能防止其相互发生反应。因此，当继续结合化学品时，水和液体或凝胶湿润剂之一的层在之前和随后向混合物添加的成分之间形成。

可以向蛭石中添加液体或凝胶湿润剂替代水，从而不用水就湿润蛭石。由于已知湿润剂的性质，只需很少量的湿润剂就能浸透蛭石或和纤维轻质材料。此外，已知的湿润剂比水轻很多，并因此能降低浸透蛭石或纤维轻质材料的重量。此外，当混合需要与产品反应的任意材料时，可以将液体或凝胶湿润剂混合在使用的混合物中。液体或凝胶湿润剂可以用于在混合物的反应性成分之间形成层，从而减少水量，并因此降低使用混合物制备的产物的重量。

此外，可以向水泥中添加液体或凝胶湿润剂替代水，从而不用水就湿润水泥材料。制备的水泥(competitious)材料具有如果与水混合物所得最终产品的性质。由于水量的减少，粘性材料比常规混凝土混合物更牢固。

用于制备混合物优选的湿润剂是非离子表面活性剂。表面活性剂是具有亲水性部分和疏水性部分的化合物。表面活性剂的化学性质使得物质能降低体系的表面张力，因此能将表面活性剂用作湿润剂。表面活性剂的亲水性片断通过环氧乙烷的摩尔数判断。环氧乙烷链形成表面活性剂分子的亲水性部分。分子的该部分越大，非离子表面活性剂水溶性更好。另外，表面活性剂和它们的功能性(functionality)使用描述亲水/亲油平衡(HLB)的专门标准判断。低HLB值象征良好油溶性的表面活性剂，而高HLB表示具有良好水溶性的表面活性剂。HLB值是基于表面活性剂分子结构计算的数值标准。理想地说，非离子表面活性剂具有7-9的HLB值。

优选地是，非离子表面活性剂是辛基苯酚乙氧化物(Octyl PhenolEthoxylate)，其通过向辛基苯酚加成环氧乙烷制备。所得辛基苯酚乙氧化物在宽的温度和pH范围均是有效的，并能形成在农业领域中用作低起泡湿润剂的浓凝胶和粘稠溶液。然而，它们的化学性质使得它们能用于本发明的混合物中。非离子表面活性剂定位于另外的材料之间，例如增塑剂和收缩减少剂，以防止其中普遍，但不期望的内部反应。在添加时，表面活性剂作为按序添加的混合物成分的隔离层。当所有添加的成分混合在一起时，表面活性剂被融入混合物中。

可选择地，可以在混合物中添加乳液层代替非离子表面活性剂。与表面活性剂类似，乳液层位于按序添加的混合物成分之间并作为隔离层阻止成分提早和/或不期望的反应。乳液能作为在混合后帮助不同成分分散的载体试剂。乳液还能用作湿润剂，从而替代在现有技术建筑材料中使用的水。

向混合物中添加的其他增强成分是硅基底氧化物。硅基底氧化物是用作固化增强剂的优良添加剂。此外，硅基底氧化物用于提高化合物的耐擦拭性。基于提高的硬度和耐擦拭性，硅酸盐尤其能用作砖和建筑材料中的添加剂。

优选硅基底氧化物以纳米颗粒(nanoparticles)或纳米管(nanotubuoles)的方式加入混合物中，例如NanoProducts Corporation制备的PURENANO。这些硅基底氧化物的纳米颗粒提供了非聚集纳米等级的材料，其能在混合物中，例如在本发明的混合物中均匀分散。纳米颗粒增强的特征是它们结构的结果。更具体地说，硅在晶格的级别上与一种或多种金属的组合物使得机械、光、热、表面、结构和其他性质发生改变。因此，硅基底氧化物的纳米颗粒尤其可以适用于本发明的混合物中。可以使用的不同硅基底氧化物的实施例是铝硅氧化物、锆硅氧化物和其他复合金属硅氧化物。

如何制备混合物

实施例：5加仑混合物

使用普通自来水，在5加仑的范围内导入超塑剂混合物，并加入足够的水，在超塑剂的顶部放置约八分之一英寸的水/表面活性剂隔离层。水/表面活性剂层作为隔离层并停留在超塑剂的顶部，因为水/表面活性剂比超塑剂轻。当向水/表面活性剂的顶部倒入下一种成分，例如自凝固剂(或自紧缩剂)时，不会溢料(flash)或发生化学反应。该方法按照如下重复：在第二层上放置基本相同量的一层水/表面活性剂，并添加第三种成分，例如收缩减少剂。然后对于向混合物中添加每一种额外的成分重复该方法。

在上述示意性的混合物中，具有基本为1 _1/4加仑超塑剂、基本为2.5加仑的自凝固剂和基本为3/4加仑的收缩减少剂。以上描述的混合物还包括基本为1/2加仑的水/表面活性剂隔离层，其分布于超塑剂、自凝固剂和收缩减少剂的每一层之间。此外，如上所述，每一层独立的水/表面活性剂隔离层基本上是相同的量。

上述混合物通过向水泥(competitious)产品中添加具有多种成分的混合物而产生。同样的方法可以用于其它化学混合物。上述方法可以用于制备包括通常彼此会发生反应的用于多种不同目的的混合物。上述混合物的用途仅用于实施例的目的，并不是用于限定本发明的方法。

可选择地，取代水/表面活性剂的混合物，水、液体湿润剂、凝胶湿润剂和凝胶状湿润剂的至少一种可以位于化学添加剂的每一相邻层之间。

当制备轻质混凝土混合物原料时，例如蛭石、漂莱特(purlite)、云母(micra)等通常与水泥联用。然后，这些原料的使用存在问题，这是由于这些轻质原料都是高吸水性的。因此该混合物需要大量的水从而实现期望的功能。将大量的水与水泥混合会降低水泥的强度并增加所得混凝土产品的重量。本发明的混合物能减少所需的水量，从而增加所得建筑材料的强度并降低其重量。本发明示意性的配方以下如配方A示出。

配方A

^*2份羧基化聚醚(carboxylated polyther)，例如超塑聚合物；

^*1份羧基化丙烯，例如自凝固剂；

^*1份脂肪族丙烯、乙二醇醚(Glycolethers)，例如收缩减少剂；

和

^*1份表面活性剂

除了配方A中列出的成分以外，还可以在混合物中还可以包括其它额外的化学品以赋予其额外的性质。这些额外的化学品包括至少1份空气夹带剂、1份硅基底氧化物的纳米颗粒和1份乳液。以硅基底氧化物形式形成的纳米颗粒的描述仅仅是处于实施例的目的，且任意类型具有与其相关的期望性质的纳米颗粒均可以与本发明的混合物和/或粘性材料一起使用。

上述列出的化学品位于混合筒中，并在相邻层之间包括水和/或湿润剂层。该层防止本发明混合物成分之间的不希望和不期望的相互反应。

可选择地，混合物可以使用多份乳液作为输送/湿润剂，其定位于上述每一独立的成分之间。因此，乳液可以是混合物的层成分之一，或其可以用作其按序添加的成分之间的隔离层。

此外，由硅基底氧化物形成的纳米颗粒可以是位于两层湿润剂之间的它们自身独立按序添加的层。可选择地，纳米颗粒可以与上述按序添加的另一成分层联用。此外，纳米颗粒可以在浇铸工序前迅速喷射至混合物和/组合物中。纳米颗粒具有至少一种能赋予用于制备建筑材料的组合物的预定性质。这些性质包括但并不限于强度、提高的耐久性、降低的热膨胀性、颜色增长性和提高的硬度。

本发明的建筑材料在将上述混合物用于通过具体引用图3和4所讨论的本发明的方法时制备。混合后，制备出最终可浇铸的水泥混合物，其具有混凝土的所有性质且没有上述缺陷。所得建筑材料基本上重量降低、弹性增加和拉伸强度提高，其超过常规混凝土的4倍。例如，常规混凝土具有高达200lbs.的拉伸强度和弹性强度，而本发明的建筑材料具有650-850lbs.的拉伸强度和弹性强度。

本发明的建筑材料包括下表1所示原料的组合物。这些原料通常是干粉材料，并与如上述配方A的混合物联用而制备建筑材料。

表1：原料

·水泥

·砂石或二氧化硅

·Metakatolin-apozzo-lane-材料

·蛭石或替代品漂莱特(purlite)、云母等

·纤维

·聚丙烯

·聚乙烯

·纤维玻璃或任意的其它纤维材料

·至少一种纳米管和纳米粉末

用于制备本发明建筑材料的上述原料的量可以根据使用者的需求而改变。

为了制备本发明的建筑材料，来自表1的特定原料与配方A的组合物将在以下作为配方B进行讨论。配方B包括：

配方B

·1袋水泥-约94磅

·50lbs砂石

·20lbs蛭石

·5lbs偏高岭土(metakatolin)

·1/4磅聚丙烯微纤维

·1lb聚丙烯结构纤维

·1夸脱配方A的混合物

·8加仑水

上述原料与配方A的组合物能制备出可用于形成大量不同水泥产品的非常稳定的单片粘性水泥混合物。所得建筑材料是具有提高的拉伸和弹性强度以及重量减轻的混凝土材料。

此外，制备的水泥材料的强度可以得到提高，且通过使用通常用于农业领域以湿润土地的液体或凝胶湿润剂代替水，从而降低重量。还解决料过度湿润水泥的问题，并因此制备出更稳定均匀的混合物。此外，当在具有吸收性的水泥中使用轻质材料，例如蛭石时，在轻质材料中捕获的水汽长时间释放至水泥材料中以增强水泥材料，其能比常规的混凝土持续更长的时间，这是由于水泥材料的水合能使其稳定，从而使得材料迅速固化并还能固化地更牢固。

上述混合物和方法还能用于混合水泥浆、灰泥和任意其它的水泥混合物。

此外，上述混合技术可以用于形成橡胶和塑料材料。例如，由乙酸酯、PVC、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维形成的粘性组合物可以使用位于在混合过程中每一独立添加的成分之间的凝胶乳液隔离层而制备。其能防止在其进行均匀混合之前，各成分之间的反应。另外，上述纳米颗粒、纳米粉末和纳米管的至少一种也能添加至上述方法中的混合物中。

现在讨论所附的附图以显示和描述本发明创造性的方法以及使用本发明的方法制备的本发明的组合物。

图1是阐述用于制备本发明的混合物或制备由通常会彼此反应的成分形成混合物的方法的流程图。如能从该附图看出的，混合物如步骤S2中讨论的通过添加预定量的羧基化聚醚(carboxylated polyther)，例如超塑剂而制备。接着，如步骤S4中陈述的，在超塑剂上放置水、液体湿润剂或凝胶湿润剂的至少一种的层以形成隔离层。如步骤S6中描述的，在水、液体湿润剂或凝胶湿润剂的至少一种的层上放置羧基化丙烯，例如自凝固剂的层。通常，当羧基化聚醚与羧基化丙烯混合时，会产生化学反应，例如起泡。然而，其中水、液体湿润剂或凝胶湿润剂的至少一种的隔离层的存在最小化或消除料在羧基化聚醚和羧基化丙烯A之间的反应。然后，如步骤S8中描述的，水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种的其它阻挡可以放置在羧基化丙烯层的上方。然后，如步骤S10中陈述的，脂肪族丙烯、二醇醚，例如收缩减少剂可以放置于羧基化丙烯的上方。然后，可以混合通过这些成分组合形成的混合物，而不会在用于制备建筑材料的成分中形成反应。

如步骤S12中讨论的，通过首先放置水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种隔离层，然后添加另外的材料，例如空气夹带剂。如步骤S14中讨论的，在添加一层羧基化聚醚、钙、硝酸盐和葡萄糖胺(Amines Glycose)例如减水剂，在步骤16所述的隔离层上方之前，可以在空气夹带剂上定位水、液体湿润剂或凝胶湿润剂中的至少一种的层。还可以在先前层和例如如步骤S18中讨论的自紧密剂、如步骤S20中陈述的收缩减少剂和水步骤S22中讨论的排水剂等进一步的层之间放置隔离层。

在图2中示出包括层成分的筒的截面图并通常用参考数字10表示。从该附图可以看出，水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种的隔离层28将混合物中的每一种成分分离，从而减少或防止成分间的反应。可以从该附图看出，混合物通过使用预定量的羧基化聚醚，例如超塑剂12形成底层而形成。在羧基化聚醚14上放置羧基化丙烯14，例如自凝固剂等层，其中具有水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种的隔离层28。然后在羧基化丙烯的层上放置水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种的另外的隔离层28，再在隔离层上放置脂肪族丙烯，乙二醇醚16，例如收缩减少剂等层置于所述隔离层之上。然后可以通过将这些成分的组合混合形成混合物，而在用于制备建筑材料的成分之间没有任何反应。

通过首先在脂肪族丙烯、乙二醇醚16层上放置水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种隔离层28从而可以添加其他的材料，例如空气夹带剂18到混合物中。可以在空气夹带剂上放置水、液体湿润剂或凝胶湿润剂至少一种的另外的隔离层28，并在隔离层上放置羧基化聚醚、钙、硝酸盐和葡萄糖胺20，例如水减少剂的水溶液的层。还可以在先前层和例如自紧密剂22、收缩减少剂24和防水剂(water repellant agents)26等进一步的层之间放置隔离层。成分添加的顺序如示意性的顺序提供。在实际中，只要水或湿润剂形成的层位于各层之间，这些成分就可以按照任意的顺序添加，并能保持层间的分离直至混合形成混合物。

图3是表示使用上述参照图1和2讨论的混合物制备建筑材料的方法的流程图。为了制备本发明的建筑材料，如步骤S100中讨论的，将期望量的轻质填料，例如蛭石与基本能浸透蛭石量的水和湿润剂的至少一种联用。此外，期望可以向蛭石中添加微纤维。然后，如步骤S102中讨论的，向浸透的蛭石和微纤维中添加测定量的水泥。还可以将砂石、二氧化硅和其他成分，例如玻璃纤维或其他纤维与水泥一起添加。然后，如步骤S104中讨论的，向水泥和蛭石/微纤维的组合物中添加如上讨论的混合物。此时，如步骤S106中讨论必须的，可以向组合物中添加偏高岭土(metakatolin)，例如pozzolanie材料。然后，如在步骤S108中陈述的，可以添加结构纤维。如使用数字110标记的箭头指出的，必须或为了获得期望的耐久性，可以连续加入偏高岭土(metakatolin)和结构纤维。全部过程在混合装置中进行，并在整个过程中持续混合。在添加水泥后，必须添加额外的水或湿润剂。

可选择地，如图4所示，该方法可以在静态混合器400中进行。如可以在该附图中看出的，在静态混合器400的顶部/漏斗404中，并沿着轨道406、408添加制备建筑材料所需的成分402，在其中持续搅拌成分。从位于其上的管410加入混合器的是本发明的混合物，用于浸透例如蛭石的轻质填料和湿润水泥的水或湿润剂414。混合物可以单独或与水或湿润剂一起向水泥提供。将混合物与水或湿润剂置于存储器泵中并在压力下供入静态混合器400中以与水泥反应以制备类似固体的糊状粘性物质。在组合物的成分402通过静态混合器400时，它们被持续搅拌而形成均匀的混合物。向置于静态混合器400中的成分402施加压力418，从而强制向静态混合器400中供入成分并将成分402从其压出。压力418可以通过任何能产生足够压力的物质提供，例如氮气或空气。然后在静态混合器400的底部清除混合的组合物以移除压力诱导剂。

本发明的混合物能制备具有预浇铸混凝土的所有特性而没有任何缺陷的轻质材料。使用上述讨论的混合物和方法制备的材料与混凝土相比，重量较轻，更牢固且更不易开裂。该方法通过以独特的方式组合原料而创造了新的材料。将诸如混凝土、砂石、偏高岭土(metakatolin)、蛭石、纤维等的材料与混合物组合，将这些通常无法结合的元素结合在一起，从而制备出具有粘合物质的产品，其具有基本均优于常规混凝土的压缩弯曲和抗张强度。

除了制备优异的结合组分以外混合物能将大量的偏高岭土(metakatolin)、Pozzolanic材料加入混合物中。这在过去是不可能的。Pozzolant是天然或工业制备的材料，其会与Portland水泥的水合释放的石灰反应。通过该反应，添加的偏高岭土(metakatolin)有效地将自由石灰消除并将最终材料转化为稳定的水泥产品。Pozzolant也能降低水泥糊剂的渗透性。这有助于防止冒泡和低渗透性的水溶液中的侵略性物质的浸入，从而获得持久水泥混合物，其能抵抗硫酸沿、酸、冷冻或解冻条件、去冰盐和海水的攻击。此外，轻质填料，例如蛭石添加到混合物中不仅能有助于降低最终产品的重量，还能吸收液体和水等。该材料缓慢且持续地固化，这是由于蛭石在混合中水的蒸发中起到按时间释放的作用。因此，水泥最终产品以液体的形式持续提供，从而将开裂的可能性最小化并强化了最终产品。

此外，本发明的混合物可以与含有至少一种包含纳米颗粒和纳米管的第二混合物组合而制备水泥材料。纳米颗粒和/或纳米管使水泥材料强度增强。此外，所得水泥材料的重量基本上比常规水泥材料轻。此外，如下具体引用图5和6进行讨论的，本发明的建筑材料可以包括在混合过程中均匀分布在混合物中的纳米颗粒和/或纳米管。

图5是表示其他实施方式的混合物是如何制备的流程图。与图1类似，如步骤S500中示出的，在筒中加入超塑剂。然后，重要的是如步骤S502中讨论的形成隔离层。然而，与图1中制备的混合物不同，在步骤S502中形成的隔离层由是HLB值为7-9的非离子表面活性剂的湿润剂形成。然后，如在步骤S504中所示，在第一隔离层上加入预定量的收缩减少剂。非离子表面活性剂第一隔离层防止超塑剂与收缩减少剂彼此反应。如步骤S506中所示，第二隔离层通过在第二收缩减少剂和超塑剂的层上添加非离子表面活性剂而形成。然后，如在步骤S508中所示，在第二隔离层上添加由硅基底氧化物形成的纳米颗粒的层。纳米颗粒的硅基底氧化物为之后与水泥材料组合以制备最终混合物的混合中赋予增强的硬度和提高的结构支持。如步骤S510，在纳米颗粒材料、收缩减少剂和超塑剂上添加非离子表面活性剂的第三隔离层。然后，步骤S512需要在第三非离子表面活性剂隔离层上添加的乳液材料层。如步骤S514所需要的，在乳液层上添加最终第四非离子表面活性剂隔离层。这就完成了本发明混合物的其他实施方式。然后，在步骤S516中，将完全层化的混合物与先前确定的水泥材料结合以制备用于制备建筑材料的最终混合物，该建筑材料具有有利于形成优异建筑材料的提高的拉伸强度、硬度以及结构特性。

可选择地，步骤S502、S506、S510和S514可以包括使用乳液作为定位在超塑剂、收缩减少剂和纳米颗粒之间的隔离层。此外，由硅基底氧化物形成的纳米颗粒层可以分散在混合物的其他层中。更具体地说，纳米颗粒可以与本发明混合物的乳液、超塑剂和收缩减少剂联用。

用于形成本发明混合物的每一种独立成分的比例有所不同。然而，每一种成分量的改变会改变最终产品的性质，例如重量、强度、耐久性和硬度。因此，比例可以基于欲制备的产品的期望性质进行改变。如后面所讨论的，该与本发明的混合物一起使用的成分改变的比例也能应用于水泥材料的最终混合物中。通过改变成分的比例，建筑材料的最终性质也会改变。因此，材料可以基于建筑材料期望获得的性质而形成。

图6是具有本发明混合物其他方式的筒600的截面图。每一层的超塑剂602被放置在桶600的底部。该筒还包括一层收缩控制试剂608、一层纳米颗粒硅基底氧化物610和一层乳液材料612。位于每一个层602、608、610、612之间的是由非离子表面活性剂形成的隔离层604。隔离层的位置是重要的，这是由于隔离层防止混合物的单独成分在本发明建筑材料的制备中，与水泥材料组合前发生不期望的混合。重要的是包括保持成分独立，并仅在水泥材料的存在下将其组合，从而确保每一独立的成分在制备建筑材料时才均匀混入混合物中。该均匀的组合物使得每一独立成分的性质被应用到最终混合物中。

可选择地，可以移除纳米颗粒硅基底氧化物层并与至少乳液材料612的层和非离子表面活性剂604的层组合。

将图5和6中描述的混合物通过以上具体参照图3和4描述的方法与水泥材料组合。本发明的混合物由于具有纳米颗粒硅基底氧化物，因此一旦与上述水泥均匀混合，就能产生具有与之相关的优异强度和硬度的建筑材料。在晶格级别上注入一定金属的硅基底氧化物纳米颗粒能与水泥材料结合，从而增前所得混合物的硬度和结构支持。此外，通过夹杂非离子表面活性剂，所得建筑材料的重量明显降低，同时还保持了其强度。

本发明的混合物能制备具有预浇铸混凝土的所有特性而没有任何缺陷的轻质材料。使用上述讨论的混合物和方法制备的材料与混凝土相比，重量较轻，更牢固且更不易开裂。该方法通过以独特的方式组合原料而创造了新的材料。将诸如混凝土、砂石、偏高岭土(metakatolin)、蛭石、纤维等的材料与混合物组合，将这些通常无法结合的元素结合在一起，从而制备出具有粘合物质的产品，其具有基本均优于常规混凝土的压缩弯曲和抗张强度。使用本发明的混合物，通过讨论的方法形成的混合材料能创造新的最终产物。例如，混合材料可以用于制备能以低成本用于覆盖泡沫、金属和/或木材的轻质薄板，并能提供非常昂贵的切割石、大理石、石灰石、木材等。因此，由于在所得混合物中具有纳米颗粒硅基底氧化物，因此通过材料获得的增强的耐擦拭性是一样重要的。通过具有增强的耐擦拭性，材料对于来自其他物体的无意或故意的接触具有抵抗性，该接触通常会侵蚀建筑材料并对其结构完整性产生坏的影响。

此外，本发明的混合物允许欲制备的材料的粘性发生改变，使得可以添加蛭石、纳米颗粒、纳米管和纤维材料的至少一种。该粘度能通过添加粘度控制剂进一步增加，这能改变组合物的粘度，从而实现不同的目的。因此，该混合物能有效地用于包括水泥材料以及塑料的多个领域中。

为了上述成果和相关的目标，本发明可以以附图、注意中阐述的方式实现，然而请注意事实是，附图仅用于阐述，在所附权利要求中，可以在阐述或描述的特定结构中作出改变。

可以理解地是，还可以发现上述成分的一种、两种或多种可以用于其他不同于上述类型的其他类型的方法中。

由于本发明确定的新的特征已经在所附权利要求中示出、描述并指出，因此其并不试图限制上述的详细内容，因为可以理解的是，本领域技术人员在不脱离本发明精神的范围内，可以对阐述的装置的形成和细节及其操作中进行各种省略、修饰、替代和改变。

无需进一步地分析，上述的内容将完全揭示本发明的精神，其他人可以通过现有的知识，容易地改造用于不同的应用，而无需由现有技术的观点省略特征，从而清楚地形成本发明普通和特定方面的重要特征。

Claims (54)

1、一种能最小化多种反应性化学品之间反应的方法，包括以下步骤：

a、添加第一化学品；

b、添加第一隔离层，该第一隔离层位于所述第一化学品的上方；

c、添加第二化学品，该第二化学品位于所述第一隔离层的上方；

d、添加第二隔离层，该第二隔离层位于第二化学品的上方；

e、添加其他的化学品，该其他化学品组合物位于第二隔离层的上方；

f、将化学品和隔离层均匀混合，从而将第一、第二以及其他的化合品的每一种平整地分布以形成混合物，其中以密度减少的顺序添加化学品。

2、根据权利要求1所述的方法，其中所述添加步骤是向静态混合器添加化学品。

3、根据权利要求1所述的方法，其中进一步包括添加纳米颗粒的步骤。

4、根据权利要求1所述的方法，其中进一步包括添加用于将混合物浇铸成预定形式的浇铸剂的步骤。

5、根据权利要求1所述的方法，其中进一步包括添加用于制备至少一种建筑材料的水泥材料和蛭石的步骤。

6、根据权利要求1所述的方法，其中进一步包括添加用于制备至少一种建筑材料的塑料材料和蛭石的步骤。

7、根据权利要求1所述的方法，其中进一步包括添加用于制备至少一种建筑材料的橡胶材料和蛭石的步骤。

8、一种组合物，其包括：

a、第一化学品；

b、第二化学品；

c、位于第一化学品和第二化学品之间的至少一层隔离层

且所述第二化学品用于防止其中的相互反应，一旦根据预定的规定混合以制备具有所述第一化学品和第二化学品的混合物后，第二化学品均匀分布在其中。

9、根据权利要求8所述的组合物，其中进一步包括用于在制备建筑材料前可使所述组合物选择性被浇铸的浇铸剂。

10、根据权利要求8所述的组合物，其中进一步包括含有纳米颗粒的第三化学组合物。

11、根据权利要求8所述的组合物，其中第一化学品、第二化学品的至少一种和至少一层隔离层进一步包括另外整体形成的纳米颗粒。

12、根据权利要求9所述的组合物，其中浇铸剂进一步包括另外整体形成的纳米颗粒。

13、根据权利要求8所述的组合物，其中至少一层隔离层是水、表面活性剂、水与表面活性剂的混合物和湿润剂的至少一种。

14、根据权利要求8所述的组合物，其中所述组合物能选择性地与多种用于制备基底和浇铸材料的至少一种的原料组合。

15、根据权利要求14所述的组合物，其中进一步包括蛭石、水泥、漂莱特(purlite)、砂石、二氧化硅、塑料、橡胶、Metakatolin-apozzp-lanie材料、云母、聚丙烯、聚乙烯、玻璃纤维和其他纤维材料的一种。

16、根据权利要求8所述的组合物，其中所述第一化学品包括超塑剂、自凝固剂、收缩减少剂和空气夹带剂的至少一种。

17、根据权利要求16所述的组合物，其中所述第二化学品包括超塑剂、自凝固剂、收缩减少剂和空气夹带剂的至少一种，其中所述第一化学品与所述第二化学品是不同的。

18、根据权利要求17所述的组合物，其中进一步包括第三化学品，其中在所述第三化学品和第二化学品之间具有多个隔离层的独立的一层。

19、根据权利要求18所述的组合物，其中第三化学品包括超塑剂、自凝固剂、收缩减少剂和空气夹带剂的至少一种，其中所述第三化学品与所述第一化学品和所述第二化学品是不同的。

20、一种组合物，其包括：

a)基底和浇铸材料的至少一种；和

b)混合物，所述混合物包括：

i.超塑剂

ii.自凝固剂；

iii.收缩减少剂；和

iv.多层隔离层，其中，当制备所述混合物时，向所述混合物的每一种相邻成分之间提供所述多层隔离层中的一层以防止成分之间的相互混合，从而最小化所述成分之间的反应，并使得每一种独立的成分能维持其性质；且

当将所述混合物与所述基底结合，并混合形成所述组合物时，所述混合物均匀分散在所述组合物中，使得所述基底和浇铸材料的至少一种和所述混合物的每一种成分彼此结合。

21、根据权利要求20所述的组合物，其中多个隔离层中的每一层是水、表面活性剂、水与表面活性剂的混合物和湿润剂的至少一种。

22、根据权利要求21所述的组合物，其中所述湿润剂是液体湿润剂和凝胶湿润剂的至少一种。

23、根据权利要求20所述的组合物，其中所述超塑剂是羧基化聚醚。

24、根据权利要求20所述的组合物，其中所述自凝固剂是羧基化丙烯。

25、根据权利要求20所述的组合物，其中所述收缩减少剂是脂肪族丙烯和乙二醇醚的至少一种。

26、根据权利要求20所述的组合物，其中进一步包括位于隔离层上的水减少剂的层。

27、根据权利要求26所述的组合物，其中所述水减少剂是具有预定量羧基化聚醚、钙、硝酸盐和葡萄糖胺的水溶液。

28、根据权利要求20所述的组合物，其中进一步包括位于隔离层上的自紧密剂。

29、根据权利要求27所述的组合物，其中进一步包括预定量的自紧密剂。

30、根据权利要求20所述的组合物，其中进一步包括预定量的收缩减少剂。

31、根据权利要求29所述的组合物，其中进一步包括预定量的收缩减少剂。

32、根据权利要求20所述的组合物，其中进一步包括预定量的排水剂。

33、根据权利要求31所述的组合物，其中进一步包括预定量的排水剂。

34、根据权利要求20所述的组合物，其中所述混合物包括预定量的纳米颗粒。

35、根据权利要求33所述的组合物，其中所述混合物包括预定量的纳米颗粒。

36、根据权利要求20所述的组合物，其中所述组合物包括预定量的纳米颗粒。

37、根据权利要求20所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种包括水泥、蛭石、塑料和橡胶的至少一种。

38、根据权利要求37所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种进一步包括漂莱特(purlite)。

39、根据权利要求37所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种进一步包括云母。

40、根据权利要求37所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种进一步包括砂石和二氧化硅。

41、根据权利要求37所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种进一步包括偏高岭土(metakatolin)。

42、根据权利要求37所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种进一步包括聚丙烯微纤维。

43、根据权利要求37所述的组合物，其中所述基底和浇铸材料的至少一种进一步包括聚丙烯结构纤维。

44、根据权利要求20所述的组合物，其中所述混合物进一步包括空气夹带剂、粘度控制剂和非离子表面活性剂的至少一种。

45、一种制备组合物的方法，其包括：

a)将预定量的基底和浇铸材料的至少一种与水和湿润剂的至少一种混合，以浸透基底和浇铸材料的至少一种；

b)将混合物与浸透基底和浇铸材料组合，所述混合物包括：

i.超塑剂

ii.自凝固剂；

iii.收缩减少剂；和

iv.多层隔离层，其中，向所述混合物的每一种相邻成分之间提供所述多层隔离层中的一层以防止成分之间的相互混合，从而最小化所述成分之间的反应，并使得每一种独立的成分能维持其性质；

c)对基底和浇铸材料的至少一种和所述混合物进行持续混合；且

d)形成组合物，其中混合物的每一种独立成分均匀分布在组合物中，使得混合物的成分与基底和浇铸材料的至少一种彼此结合，并具有与混合物的成分相关的性质。

46、根据权利要求45所述的方法，其中基底和浇铸材料的至少一种是水泥、蛭石、塑料、橡胶的至少一种。

47、根据权利要求45所述的方法，其中进一步包括向混合物中结合砂石、二氧化硅和纤维玻璃的至少一种的步骤。

48、根据权利要求45所述的方法，其中进一步包括向混合物中结合偏高岭壬(metakatolin)的步骤。

49、根据权利要求45所述的方法，其中进一步包括向混合物中结合微纤维材料的步骤。

50、根据权利要求45所述的方法，其中所述方法在静态混合器中进行。

51、根据权利要求45所述的方法，其中所述结合混合物的步骤进一步包括在其中结合预定量的纳米颗粒。

52、根据权利要求45所述的方法，其中进一步包括将纳米颗粒与混合物结合的步骤。

53、根据权利要求45所述的方法，其中所述结合混合物的步骤进一步包括在其中结合空气夹带剂、粘度控制剂和非离子表面活性剂的至少一种的步骤。

54、根据权利要求45所述的方法，其中多个隔离层中的每一层是水、表面活性剂、水与表面活性剂的混合物和湿润剂的至少一种。

Images