CN102180644A - 一种无机纤维增强复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无机纤维增强复合材料，其特征为主要由氧化镁、磷酸盐、缓凝剂、短纤维、填料和水按一定重量比例配制而成；可通过模具浇筑或加压成型制成各种产品，操作简单方便，材料具有较高的力学性能和良好的致密度和耐酸碱腐蚀性能，无毒，环保，成本低，用途广的优点及效果；这种无机纤维增强复合材料造价低、强度大、韧性好，易于工业化批量生产，适用于制作各种形状规格的管道、罐体、装饰材料、工艺品、防火门窗等，可在许多方面代替木材、金属和塑料。

Description

一种无机纤维增强复合材料及其制备方法

所属技术领域

本发明为一种无机纤维增强复合材料，本材料实际是一种化合磷酸盐胶凝材料，材料成本低，配制工艺简单，初始流动性较好，成型快速，早期强度高，无毒，环保，采用模具浇筑和加压成型技术可工业化生产各种形状规格的管道、罐体、装饰材料、工艺品、防火门窗等产品。

背景技术

化合磷酸盐胶凝材料具有快凝性、早强性，耐久性及稳定性的特性，我国对其研究起步较晚，目前应用不多。化合磷酸盐胶凝材料是一种利用酸性磷酸盐与碱性碱土金属氧化物间的酸碱反应形成的胶凝材料。材料在室温下发生化学反应凝结硬化，形成过程类似硅酸盐水泥，操作简便，最终水化产物具有陶瓷材料的特点，具有较高的力学性能和良好的致密度和耐酸碱腐蚀性能；但材料特性不全与陶瓷材料一致，与水泥材料也不同，其特性介乎两者之间。

材料中金属氧化物的选择对性能至关重要，金属氧化物的溶解度对材料的性能起着重要的作用。在金属氧化物中氧化镁在水中的溶解速率适中，生成物较为稳定。而磷酸盐是制备化合磷酸盐胶凝材料的另一主料，其为反应过程提供磷酸根和酸性环境。目前国内常用磷酸盐原料为磷酸二氢铵。磷酸二氢铵在反应中会释放大量的氨气，造成环境污染。

因化合磷酸盐胶凝材料在反应过程中的快速凝结特性，为保证生产操作时间，缓凝剂是必不可少的，目前国内主要采用硼砂作为缓凝剂。

在无机材料中加入短纤维可以提高材料的强度和韧性，目前常用的是丙纶纤维。

在材料中加入填料的目的是改善结构特性，减轻重量，降低成本，国内常用的填料主要是河沙、石子、粉煤灰。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种可用于工业化生产的无机纤维增强复合材料，具有成本低、工艺简单、环保无毒、料浆流动性较好、快凝性、早强性，耐久性、稳定等特点。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：

1、本发明为一种无机纤维增强复合材料，主要由氧化镁、磷酸盐、缓凝剂、短纤维、填料和水按一定重量比例配制而成。各组分的百分比为：氧化镁30％～35％、磷酸盐20～25％、缓凝剂1％～3％、短纤维1％～2％、填料10～15％、水为余量；所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢锌、磷酸二氢钠；所述缓凝剂为硼砂、硼酸、多聚磷酸钠；所述短纤维为玻璃纤维、丙纶纤维、金属纤维；所述填料为粉煤灰、硅灰、石粉。氧化镁的纯度不小于75％，细度不低于80目，填料细度不低于40目。

无机纤维增强复合材料的制备方法如下：

(1)按重量比例配料：

氧化镁30％～35％、磷酸盐20～25％、缓凝剂1％～3％、短纤维1％～2％、填料10～15％、水为余量；

所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢锌、磷酸二氢钠的一种或两种以上。

所述缓凝剂为硼砂、硼酸、多聚磷酸钠的一种或两种以上。

所述短纤维为玻璃纤维、丙纶纤维、金属纤维中的一种。

所述填料为粉煤灰、硅灰、石粉中的一种或两种以上。

(2)混合均化

在容器中将按顺序边搅拌边加入氧化镁、缓凝剂、磷酸盐、填料和短纤维，并充分混合均匀。

(3)制备无机纤维增强复合材料

将水均匀的注入搅拌容器中，搅拌1～3min，得到材料料浆。

本发明无机纤维增强复合材料特点如下：

(1)本发明成本低、生产工艺简单、可用于工业化生产，便于推广。

(2)本发明替代木材、钢材、塑料等材料，为化合磷酸盐胶凝材料的应用开辟了全新的领域。

(3)本发明料浆配制简单、流动性较好，凝结快、强度发展迅速、材料耐久性、稳定性好。

(4)本发明反应过程无有害物质析出，对环境无污染。

(5)本发明凝结快，早期强度好，无需专门的养护条件。

具体实施方式：

(1)按下列各组分的重量百分比备料：

氧化镁35％

磷酸二氢钾20％

磷酸二氢锌5％

硼砂1.5％

多聚磷酸钠0.5％

短纤维1％

石粉10％

(2)制备材料料浆

启动搅拌容器按顺序边搅拌边加入氧化镁、硼砂、多聚磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢锌、石粉、短纤维，并充分混合均匀，最后加入水，搅拌3min，得到材料料浆。

(3)性能测试

料浆浇注成型后4h，抗压强度不小于27Mpa；1d抗压强度不小于36Mpa；7d为抗压强度不小于48Mpa。

本发明的有益效果：

1、为化合磷酸盐胶凝材料的应用开辟了全新的领域。

2、本发明成本低，制造简便，无毒无害，可以大量替代木材、钢材和塑料，保护了环境保护，减少了污染。

3、为磷酸盐胶凝材料的配制方法开辟了新的方法。

4、为磷酸盐胶凝材料应用于大规模工业生产开拓了道路。

Claims (4)

1.本发明为一种无机纤维增强复合材料，其特征为主要由氧化镁、磷酸盐、缓凝剂、短纤维、填料和水按一定重量比例配制而成。各组分的百分比为：

氧化镁30％～35％、磷酸盐20～25％、缓凝剂1％～3％、短纤维1％～2％、填料10～15％、水为余量；

所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢锌、磷酸二氢钠的一种或两种以上。

所述缓凝剂为硼砂、硼酸、多聚磷酸钠的一种或两种以上。

所述短纤维为玻璃纤维、丙纶纤维、金属纤维中的一种。

所述填料为粉煤灰、硅灰、石粉中的一种或两种以上。

2.根据专利要求1所述的无机纤维增强复合材料，其特征在于氧化镁的纯度不小于75％，细度不低于80目。

3.根据专利要求1所述的无机纤维增强复合材料，其特征在于所述填料细度不低于40目。

4.如权利要求1所述的无机纤维增强复合材料的制备方法，其特征为

(1)按重量比例配料：

氧化镁30％～35％、磷酸盐20～25％、缓凝剂1％～3％、短纤维1％～2％、填料10～15％、水为余量；

所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢锌、磷酸二氢钠的一种或两种以上。

所述缓凝剂为硼砂、硼酸、多聚磷酸钠的一种或两种以上。

所述短纤维为玻璃纤维、丙纶纤维、金属纤维中的一种。

所述填料为粉煤灰、硅灰、石粉中的一种或两种以上。

(2)混合均化

在容器中将按顺序边搅拌边加入氧化镁、缓凝剂、磷酸盐、填料和短纤维，并充分混合均匀。

(3)制备无机纤维增强复合材料

将水均匀的注入搅拌容器中，搅拌1～3min，得到材料料浆。