CN102432212B - 一种以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法 - Google Patents
一种以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法。它的步骤如下：1）将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1～0.2%的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于粘土矿物重量20～35%的硫酸，室温，搅拌10～30min，加入质量百分比浓度为40～85%的磷酸，搅拌，控制温度为70～120oC，反应时间为0.5～6h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.3～0.7。2）在基料中加入基料质量分数2～10%的固化剂，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。本发明改善了单一磷酸盐粘合剂稳定性的不好的问题，制备的产品即使在低温条件下也具有较好的稳定性和抗吸湿性能。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸硫酸复合铝盐结合剂的制备，特别是一种以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法。
背景技术
粘结剂可分为两大类：有机粘结剂和无机粘合剂。磷酸盐结合剂作为一种绿色的无机结合剂，与有机结合剂相比，具有合成阶段无三废排放，本身无毒，应用阶段不产生如刺激性气体，烟雾等有害物质的环保特性，具有很大的应用潜力。自20世纪初，磷酸盐粘结剂首先应用于牙科领域，随后在高温粘结领域，耐火材料和陶瓷等领域都有应用，但是磷酸盐粘结剂本身的一些缺陷：如抗吸湿性差，稳定性不好，粘结力差等却制约了它的发展。
各国都对磷酸盐粘结剂做过大量的研究，美国Ashland公司在铝磷酸盐中加入了硼离子，从而提高了粘结剂的稳定性和强度。英国专利在此硼铝磷酸盐中加入了多元醇，有机酸或酮的互变体，增加了它的抗吸湿性。波兰在液态磷酸铝中加入铬酸酐改善了稳定性和粘度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法。
以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法的步骤如下：
1）将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1～0.2 %的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于粘土矿物重量20～35 %的硫酸，室温，搅拌10～30 min，加入质量百分比浓度为40～85 %的磷酸，搅拌，控制温度为70～120 oC，反应时间为0.5～6 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.3～0.7；
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数2～10 %的固化剂，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。
所述的粘土矿为：高岭土、埃洛石、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱土、蛭石或水铝英石。所述的分散剂为：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或硅酸钠。所述的固化剂为：氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锆或氧化锌。
本发明的磷酸硫酸复合铝盐结合剂制备方法改善了单一磷酸盐粘合剂稳定性的不好的问题，制备的产品即使在低温条件下也具有较好的稳定性和抗吸湿性能，可用于冻土地区及深层油井的固化处理，寒冷地区的建筑保温材料，建筑喷涂材料等方面。
具体实施方式
以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法的步骤如下：
1）将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1～0.2 %的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于粘土矿物重量20～35 %的硫酸，室温，搅拌10～30 min，加入质量百分比浓度为40～85 %的磷酸，搅拌，控制温度为70～120 oC，反应时间为0.5～6 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.3～0.7；
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数2～10 %的固化剂，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。
所述的粘土矿为：高岭土、埃洛石、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱土、蛭石或水铝英石。所述的分散剂为：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或硅酸钠。所述的固化剂为：氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锆或氧化锌。
本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
实施例1:
1）将埃洛石加水配制成矿浆，加入相当于埃洛石重量0.2 %的六偏磷酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于埃洛石重量35 %的硫酸，室温，搅拌30 min，加入质量百分比浓度为85 %的磷酸，搅拌，控制温度为120 oC，反应时间为6 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为： 0.7。
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数10 %的氧化镁，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。
实施例2:
1）将蒙脱土加水配制成矿浆，加入相当于蒙脱土重量0.1 %的三聚磷酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于蒙脱土重量20 %的硫酸，室温，搅拌10 min，加入质量百分比浓度为40 %的磷酸，搅拌，控制温度为70 oC，反应时间为0.5 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.3；
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数2 %的氧化铜，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。
实施例3:
1）将伊利石加水配制成矿浆，加入相当于伊利石重量0.1 %的硅酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于伊利石重量25 %的硫酸，室温，搅拌20 min，加入质量百分比浓度为65 %的磷酸，搅拌，控制温度为90 oC，反应时间为3 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.4；
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数4 %的氧化锌，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。
实施例4:
1）将水铝英石加水配制成矿浆，加入相当于水铝英石重量0.2 %的六偏磷酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于水铝英石重量30 %的硫酸，室温，搅拌15 min，加入质量百分比浓度为70 %的磷酸，搅拌，控制温度为95 oC，反应时间为4 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.5；
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数5 %的固化剂，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂。
性能测试：将粘结剂室温，静置一段时间，观察稳定性；加入粘结剂质量分数40 %的固化剂，在20mm×20mm×20mm的钢制模具中浇注成型，振动以排除微小气泡，室温养护至完全固化，测试其抗压强度；将固化后的样品在湿度为RH90 %的环境中放置24h,取出测定其吸湿后的抗压强度，吸湿后的强度与原强度的比值来表示抗吸湿性的大小。
表1：各实例制备得到粘结剂的性能测试结果
| 稳定性/天 | 抗吸湿性/% | 抗压强度/Mpa | |
| 实例1 | >30 | >85 | 57.7 |
| 实例2 | >30 | >85 | 43.6 |
| 实例3 | >45 | >85 | 49.2 |
| 实例4 | >45 | >85 | 46.9 |
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，而并非对实施方式的限定。在上述说明的基础上所引出的显而易见的变化或变动仍属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种以粘土矿物为原料制备磷酸硫酸复合铝盐结合剂的方法，其特征在于它的步骤如下：
1）将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1～0.2 %的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，加入相当于粘土矿物重量20～35 %的硫酸，室温，搅拌10～30 min，加入质量百分比浓度为40～85 %的磷酸，搅拌，控制温度为70～120 oC，反应时间为0.5～6 h，冷却，得磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料，粘土矿物中铝的摩尔数与磷酸中磷的摩尔数的比值为：0.3～0.7；所述的粘土矿物为：高岭土、埃洛石、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱土、蛭石或水铝英石；所述的分散剂为：六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或硅酸钠；
2）在磷酸硫酸复合铝盐结合剂基料中加入基料质量分数2～10 %的固化剂，制得磷酸硫酸复合铝盐结合剂，所述的固化剂为：氧化铜、氧化镁、氧化铝、氧化锆或氧化锌。
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