CN102285785B - 改性氯氧镁水泥制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
改性氯氧镁水泥制品及其制备方法，其配比为：轻烧氧化镁粉（75-95%wtMgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10-75份；水：100份-150份；晶须：2-50份；晶须表面改性剂：0.02-0.5份；阴离子表面活性剂：2-20份。本发明的改性氯氧镁水泥制品耐水性好，不易返卤，表面光洁度好，抗折强度大为提高。并且有效的解决了玻璃纤维增强存在的制品的机械强度、表面光洁度差，加工时磨具磨损严重等问题。
Description
技术领域
本发明属于改性氯氧镁水泥的制备技术，特别涉及晶须、表面活性剂复合改性氯氧镁水泥及其制备方法。
技术背景
随着我国经济建设的飞速发展，人们对水泥、木材等基建材料的需求日益增大。这就使得能源危机、环境污染等问题日趋严重。氯氧镁水泥制品以其质量轻、强度高、碱度低、耐腐蚀、耐冲击、易成型、生产工艺简单、成本低、能耗小、环境友好等特点，广泛应用于建筑、交通、工业、农业等领域。
然而，氯氧镁水泥也存在着许多的缺点，如易开裂、翘曲变形、耐水性差、返卤泛霜等，严重制约其发展。
晶须是一种高强度、高模量、耐磨、耐热的高性能增强材料。与其它纤维状增强材料相比，晶须具有以下优点：（1）晶须的尺寸细小，长径比较大，填充能力强，可以实现显微增强。（2）晶须内部缺陷较少，几乎不存在多晶材料中的各种缺陷，因而具有优良的力学性能。（3）晶须增强的制品具有优良的表面光洁度，极高的尺寸精度及稳定性。本发明采用晶须作为氯氧镁水泥增强材料，解决了其它增强材料由于纤维粗大而在磨具中分布不均，产生贫纤维区，从而影响机械强度的问题。此外，晶须增强氯氧镁水泥制品还解决了玻璃纤维增强存在的制品的表面光洁度差，加工时磨具磨损严重等问题。
本发明采用阴离子表面活性剂作为氯氧镁水泥的表面处理剂。阴离子表面活性剂能够吸附在氯氧镁水泥制品表面，将制品的亲水性表面变为疏水性表面，有效的阻止了制品表面的水分进入制品内部，增强了抗水性。此外，当阴离子表面活性剂在氯氧镁水泥基底材料中的浓度达到临界胶束浓度（CMC）时，表面活性剂分子的疏水基将吸附在疏水性的晶须表面（采用晶须表面改性剂处理后，晶须表面由亲水性变成疏水性），并形成胶束。这有利于晶须在氯氧镁水泥基底材料中均匀分布。
发明内容
技术问题：为了解决氯氧镁水泥存在的耐水性差、易返卤泛霜以及玻璃纤维增强存在的制品的机械强度、表面光洁度差，加工时磨具磨损严重等问题，本发明提供了一种改性氯氧镁水泥制品及其制备方法。本发明提供的改性氯氧镁水泥制品耐水性好，不易返卤，表面光洁度好，并且抗折强度大为提高。并且有效的解决了玻璃纤维增强存在的制品的机械强度、表面光洁度差，加工时磨具磨损严重等问题。
技术方案：一种改性氯氧镁水泥制品，它由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10-75份；水：100份-150份；晶须：2-50份；晶须表面改性剂：0.02-0.4份；阴离子表面活性剂：2-20份。
所述的晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、氧化镁晶须、硼酸镁晶须、碱式硫酸镁晶须、碳化硅晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、氮化硅晶须、聚甲醛晶须、聚酯晶须或天然纤维素晶须中的一种或几种的混合物。
所述的晶须表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、钛酸酯偶联剂NDZ-101、钛酸酯偶联剂NDZ-105、钛酸酯偶联剂NDZ-201或钛酸酯偶联剂NDZ-401中的一种或几种的混合物。
所述的阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、α-烯基磺酸盐、N-甲基油酰胺牛磺酸盐、脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇磷酸单酯双钠盐、磷酸双酯钠盐、硬脂酸钠、N-甲基酰胺羧酸盐或雷米邦A中的一种或几种的混合物。
制备改性氯氧镁水泥制品的方法，步骤为：采用表面改性剂将晶须进行预处理：取晶须浓度为0.5-10wt%的料浆，水浴加热搅拌，在20-90 ℃下加入晶须表面改性剂的无水乙醇溶液，改性处理30-120 min后趁热过滤，滤饼干燥后即得到改性晶须产品；将轻烧氧化镁粉预水化处理：预先将氯化镁配制成饱和浓度的氯化镁水溶液，将氯化镁水溶液与5-50份轻烧氧化镁粉预拌；将上述组分和阴离子表面活性剂以及剩余的轻烧氧化镁粉按比例混合，搅拌成型，制得氯氧镁水泥制品。
有益效果：
1. 本发明采用晶须作为氯氧镁水泥增强材料，制得的氯氧镁水泥制品表面光洁度好，并且抗折强度大为提高。解决了其它增强材料由于纤维粗大而在磨具中分布不均，产生贫纤维区，从而影响机械强度的问题。
2. 晶须增强氯氧镁水泥制品还解决了玻璃纤维增强存在的制品的表面光洁度差，加工时磨具磨损严重等问题。
3. 阴离子表面活性剂能够吸附在氯氧镁水泥制品表面，将制品的亲水性表面变为疏水性表面，有效的阻止了制品表面的水分进入制品内部，增强了抗水性。
4. 采用阴离子表面活性剂作为氯氧镁水泥的表面处理剂。当阴离子表面活性剂在氯氧镁水泥基底材料中的浓度达到临界胶束浓度（CMC）时，表面活性剂分子的疏水基将吸附在疏水性的晶须表面（采用晶须表面改性剂处理后，晶须表面由亲水性变成疏水性），并形成胶束。这有利于晶须在氯氧镁水泥基底材料中均匀分布。
附图说明
图1 本发明所述的改性氯氧镁水泥制品内部结构示意图；1、阴离子表面活性剂的疏水基；2、阴离子表面活性剂的亲水基；3、晶须表面改性剂；4、晶须；5、氯氧镁水泥制品基体材料。
图 2 为由实施例 1-5 以及对比例1中的改性氯氧镁水泥制品的抗折强度测试结果做出的抗折强度曲线。
具体实施方式：
下面将结合实施例对本发明做详细的介绍，但本发明并不局限于以下实施例所述内容。
实施例1：
改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（含75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10份；水：140份；碳酸钙晶须：5份；硅烷偶联剂KH-570：0.05份；十二烷基苯磺酸钠：5份。
实施例2：
改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（含75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10份；水：140份；碳酸钙晶须：10份；硅烷偶联剂KH-570：0.1份；十二烷基苯磺酸钠：5份。
实施例3：
改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（含75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10份；水：140份；碳酸钙晶须：15份；硅烷偶联剂KH-570：0.15份；十二烷基苯磺酸钠：5份。
实施例4：
改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（含75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10份；水：140份；碳酸钙晶须：20份；硅烷偶联剂KH-570：0.2份；十二烷基苯磺酸钠：5份。
实施例5：
改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（含75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10份；水：140份；碳酸钙晶须：25份；硅烷偶联剂KH-570：0.25份；十二烷基苯磺酸钠：5份。
制备实施例1-5的改性氯氧镁水泥制品的方法如下：
a 采用硅烷偶联剂KH-570将碳酸钙晶须进行预处理。取浓度为0.5-10wt%的碳酸钙晶须料浆，水浴加热搅拌，在20-90 ℃下加入硅烷偶联剂KH-570的无水乙醇溶液，改性处理30-120 min后趁热过滤，滤饼干燥后即得到改性碳酸钙晶须产品。
b将轻烧氧化镁粉预水化处理：预先将氯化镁配制成饱和浓度的氯化镁水溶液，将氯化镁水溶液与5-50份轻烧氧化镁粉预拌；
c 将上述组分和阴离子表面活性剂以及剩余的轻烧氧化镁粉按比例混合，将混合后的原料放入4 cm × 4 cm × 16 cm的试验钢模，1天后拆模，自然养护28天后采用300 KN（WE 30）液压万能试验机（测试仪器为AEC-201型水泥强度试验机）测定其抗折强度。测试结果见图 2。
对比例 1（即图2中的实施例 0）
改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉（含75-95%wt MgO）：100份；氯化镁（无水MgCl2）：10份；水：140份；十二烷基苯磺酸钠：5份。
Claims (1)
1.改性氯氧镁水泥制品的制备方法，其特征在于所述改性氯氧镁水泥制品由以下组分及配比组成：轻烧氧化镁粉：100份；氯化镁：10-75份；水：100份-150份；晶须：2-50份；晶须表面改性剂：0.02-0.5份；阴离子表面活性剂：2-20份；所述的晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、氧化镁晶须、硼酸镁晶须、碱式硫酸镁晶须、碳化硅晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、氮化硅晶须、聚甲醛晶须、聚酯晶须或天然纤维素晶须中的一种或几种的混合物；所述的晶须表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、钛酸酯偶联剂NDZ-101、钛酸酯偶联剂NDZ-105、钛酸酯偶联剂NDZ-201或钛酸酯偶联剂NDZ-401中的一种或几种的混合物；所述的阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、α-烯基磺酸盐、N-甲基油酰胺牛磺酸盐、脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇磷酸单酯双钠盐、磷酸双酯钠盐、硬脂酸钠、N-甲基酰胺羧酸盐或雷米邦A中的一种或几种的混合物；制备步骤为：
a. 采用表面改性剂将晶须进行预处理：取晶须浓度为0.5-10wt%的料浆，水浴加热搅拌，在20-90 ℃下加入晶须表面改性剂的无水乙醇溶液，改性处理30-120 min后趁热过滤，滤饼干燥后即得到改性晶须产品；
b. 将轻烧氧化镁粉预水化处理：预先将氯化镁配制成饱和浓度的氯化镁水溶液，将氯化镁水溶液与5-50份的轻烧氧化镁粉预拌；
c. 将上述组分和阴离子表面活性剂以及剩余的轻烧氧化镁粉按比例混合，搅拌成型，制得氯氧镁水泥制品。
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