CN104211335A - 高弯曲强度材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高弯曲强度材料及制备方法。本发明材料中的复杂无机物刚度高、硬度高、性能稳定。该材料由以下重量百分比的各成份配制而成：二氧化硅粉15～22.1％，粉煤灰10～20％，玻璃纤维4～8％，脲醛树脂胶粉0.6～0.8％，硫酸钙0.2～0.5％，软质聚氨酯复杂无机物复合体9～15％，其余为水泥；其中，软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为7～9：10。
Description
技术领域：
本发明涉及一种高弯曲强度材料及制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
CN201310225204.0涉及一种多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料的制备方法，上述材料包括基体和多尺度纤维体系。基体包括水泥和砂；多尺度纤维体系包括钢纤维、聚乙烯醇纤维(PVA纤维)和碳酸钙晶须，其用量为纤维增强水泥基材料体积百分比的2.4~5.6的vol.%。其中，钢纤维：PVA纤维：碳酸钙晶须的体积比为1：0.1~1.2：0.3~5.3；上述材料的制备方法为：（1）将水泥、砂和碳酸钙晶须混合搅拌均匀；（2）将水加入搅拌机和步骤（1）得到的拌合物一起搅拌均匀；（3）将聚乙烯醇纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀；（4）将钢纤维加入搅拌机中一起搅拌均匀 ；（5）浇筑成型：将搅拌均匀后的物料注入模具，在振动台上振动 60s；（6）脱模养护：先养护至脱模后，继续养护至 28d 以上，成为最终产品。该多尺度纤维增强的高性能水泥基复合材料生产工艺简单，不需要专用设备，与普通水泥基材料等基本一致，材料来源广泛，成品价格低，可以实现产业化生产。但是该上述方法得到的材料的弯曲强度不足。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种高弯曲强度材料，该材料具有较高的弯曲韧性。
本发明的另一目的是提供一种高弯曲强度材料及制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高弯曲强度材料，该材料由以下重量百分比的各成份配制而成：
二氧化硅粉15～22.1％，粉煤灰10～20％，玻璃纤维4～8％，脲醛树脂胶粉0.6～0.8％，硫酸钙0.2～0.5％，软质聚氨酯复杂无机物复合体9～15％，其余为水泥；
其中，软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物的重量比为7～9：10。
本发明的进一步设计在于：
复杂无机物的化学成分为：氧化钙3-8%，氧化铅1-3%，炉渣5-9%，氧化钠15-18%，氧化镨0.4-0.8%，氧化硼0.3-0.7%，氧化钾0.7-1.4%，氧化锌0.8-1.5%，其余氧化硅。
二氧化硅粉平均粒径为0．5～0．85毫米；粉煤灰的均粒径为0．8～1毫米；软质聚氨酯复杂无机物复合体平均粒径为100～120微米；
本发明高弯曲强度材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）软质聚氨酯复杂无机物复合体的准备：
a.按照复杂无机物的的化学成分称量物料，其中各物料的粒度为1～4mm；将各物料均匀混合10～15min，将混合后的物料放入加热炉中的坩埚，加热到1500～1550度，保温10～15钟后取出坩埚，得到熔融复杂无机物料，将熔融复杂无机物料倒入钢模具自然冷却到室温，然后粉碎研细，得到复杂无机物料粉体备用；
b．将聚氨酯热到190～210度得到呈熔融聚氨酯，将上述得到复杂无机物料粉体加入熔融聚氨酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到软质聚氨酯复杂无机物复合体，再将软质聚氨酯复杂无机物复合体放入液氮池中的液氮的上部空间，在-170～-180度保温10～15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为100～120微米，备用；
2）按上述配比将二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纤维、硫酸钙、脲醛树脂胶粉、水泥以及上述研磨后的软质聚氨酯复杂无机物复合体进行充分混合，15～20分钟后得到组分均匀的干料混合体；然后加入水，干料混合体与水的重量比为80：15～20，继续搅拌混合15～20分钟后出料，在室温条件下硬化28天，后得到该高弯曲强度材料。
进一步地，其中，步骤1）的a中得到的复杂无机物料粉碎研磨至80～100微米备用。
进一步地，其中，步骤1）的b中得到的软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物的重量比为10：4～6。
本发明具有如下有益效果：
本发明材料中掺有粉煤灰，增加本发明材料的浆体的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使本发明材料具有更好的粘聚性和可塑性；
本发明材料中的复杂无机物刚度高、硬度高、性能稳定；软质聚氨酯拉伸强度、弯曲强度高，伸长率高，柔韧性好；软质聚氨酯复杂无机物复合体既保持柔韧性，又具有良好的性能稳定性；硫酸钙为早强剂，有纤维起增强作用；
本发明在制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；本发明材料制备工艺简便、过程简单，生产的材料具有良好的性能、弯曲强度高，非常便于工业化生产。
附图说明：
图1为本发明实施例一制备的高弯曲强度材料的组织图。
具体实施方式：
以下各实施例中：
以下各实施例中，所用原料如下，其中：
粉煤灰中各成份的重量百分比为：Si：11.48%～31.14%，Al：6.40%～22.91%，Fe：1.90%～18.51%， Ca：0.30%～25.10%，K：0.22%～3.10%，Mg：0.05%～1.92%，Ti：0.40%～1.80%，S：0.03%～4.75%，Na：0.05%～1.40%，P：0.00%～0.90%，Cl：0.00%～0.12%，其余为O。
玻璃纤维中各成份的重量百分比为：Fe2O3：0.2％～0.6％，Li2O：1％～5％，TiO2：7％～10％，ZrO21～4％,BeO：6％～9％，MgO：8％～11％，CaO：10％～13％，其余SiO2。
炉渣中各成份的重量百分比为：氧化钙40～50%，氧化铝2～5%，氧化镁6～10%，氧化铁8～9%，其余氧化硅。
聚氨酯的型号为E-385P；脲醛树脂胶粉的牌号为DY1012；
玻璃纤维采用HP3786 的直径为10微米，标准纤维长度为4.5mm。
实施例一：
取二氧化硅粉：15％，粉煤灰：10％，玻璃纤维：4％，脲醛树脂胶粉0.6％、硫酸钙0.2％，软质聚氨酯复杂无机物复合体9%，其余为水泥；
软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为9：10；
复杂无机物的化学成分为：氧化钙3%，氧化铅1%，炉渣5%，氧化钠15%，氧化镨0.4%，氧化硼0.3%，氧化钾0.7%，氧化锌0.8%，其余氧化硅。
本发明高弯曲强度材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）软质聚氨酯复杂无机物复合体的准备：
a.按照复杂无机物的的化学成分称量物料，其中各物料的粒度为1～4mm；将各物料均匀混合10～15min，将混合后的物料放入加热炉中的坩埚，加热到1500～1550度，保温10～15钟后取出坩埚，得到熔融复杂无机物料，将熔融复杂无机物料倒入钢模具冷却到室温，然后将得到的熔融复杂无机物料粉碎研细，得到复杂无机物料粉体备用；
b．将聚氨酯热到190～210度得到呈熔融聚氨酯，将上述得到复杂无机物料粉体加入熔融聚氨酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到软质聚氨酯复杂无机物复合体，再将软质聚氨酯复杂无机物复合体放入液氮池中的液氮的上部空间，在-170～-180度保温10～15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为100～120微米，备用；
2）按上述配比将二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纤维、硫酸钙、脲醛树脂胶粉、水泥以及上述研磨后的软质聚氨酯复杂无机物复合体进行充分混合，15～20分钟后得到组分均匀的干料混合体；然后加入水，干料混合体与水的重量比为80：15～20，继续搅拌混合15～20分钟后出料，在室温条件下硬化28天，后得到该高弯曲强度材料。
其中，步骤1）的a中得到的复杂无机物料粉碎研磨至80～100微米备用。
其中，步骤1）的b中得到的软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为10：4～6。
所得到材料的弯曲强度见表一。
实施例二：
取：二氧化硅粉：22.1％，粉煤灰：20％，玻璃纤维：8％，脲醛树脂胶粉0.8％、硫酸钙0.5％，软质聚氨酯复杂无机物复合体15%，其余为水泥；
软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为7：10；
复杂无机物的化学成分为：氧化钙8%，氧化铅3%，炉渣9%，氧化钠18%，氧化镨0.8%，氧化硼0.7%，氧化钾1.4%，氧化锌1.5%，其余氧化硅。
其制备过程中及其它条件同实施例一。
所得到材料的弯曲强度见表一。
实施例三：
取二氧化硅粉：18％，粉煤灰：15％，玻璃纤维：6％，脲醛树脂胶粉0.7％、硫酸钙0.4％，软质聚氨酯复杂无机物复合体11%，其余为水泥；
软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为8：10；
复杂无机物的化学成分为：氧化钙6%，氧化铅2%，炉渣7%，氧化钠17%，氧化镨0.6%，氧化硼0.5%，氧化钾1.1%，氧化锌1.2%，其余氧化硅。
其制备过程中及其它条件同实施例一。
所得到材料的弯曲强度见表一。
实施例四：（成份配比不在本发明设计范围内）
取二氧化硅粉：12％，粉煤灰：9％，玻璃纤维：3％，脲醛树脂胶粉0.4％、硫酸钙0.1％，软质聚氨酯复杂无机物复合体8%，其余为水泥；
软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为11：10；
复杂无机物的化学成分为：氧化钙2%，氧化铅0.5%，炉渣3%，氧化钠14%，氧化镨0.3%，氧化硼0.2%，氧化钾0.6%，氧化锌0.6%，其余氧化硅。
其制备过程中及其它条件同实施例一。
所得到材料的弯曲强度见表一。
实施例五：（成份配比不在本发明设计范围内）
取二氧化硅粉：24％，粉煤灰：22％，玻璃纤维：9％，脲醛树脂胶粉0.9％、硫酸钙0.7％，软质聚氨酯复杂无机物复合体17%，其余为水泥；
软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物复合体的重量比为5：10；
复杂无机物的化学成分为：氧化钙10%，氧化铅4%，炉渣10%，氧化钠20%，氧化镨0.9%，氧化硼0.9%，氧化钾1.6%，氧化锌1.6%，其余氧化硅。
其制备过程中及其它条件同实施例一。
所得到材料的弯曲强度见表一。
表1
由上表可以看出，本发明高弯曲强度材料中的二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纤维、脲醛树脂胶粉、硫酸钙、软质聚氨酯复杂无机物复合体、水泥对材料的弯曲强度提高有帮助，但是这些添加物过多、过少则削弱了材料的弯曲强度。材料4和材料5的弯曲强度略有下降。
Claims (6)
1.一种高弯曲强度材料，该材料由以下重量百分比的各成份配制而成：
二氧化硅粉15～22.1％，粉煤灰10～20％，玻璃纤维4～8％，脲醛树脂胶粉0.6～0.8％，硫酸钙0.2～0.5％，软质聚氨酯复杂无机物复合体9～15％，其余为水泥；
其中，软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物的重量比为7～9：10。
2.根据权利要求1所述的高弯曲强度材料，其特征在于：复杂无机物的化学成分为：氧化钙3-8%，氧化铅1-3%，炉渣5-9%，氧化钠15-18%，氧化镨0.4-0.8%，氧化硼0.3-0.7%，氧化钾0.7-1.4%，氧化锌0.8-1.5%，其余氧化硅。
3.根据权利要求2所述的高弯曲强度材料，其特征在于：二氧化硅粉平均粒径为0．5～0．85毫米；粉煤灰的均粒径为0．8～1毫米；软质聚氨酯复杂无机物复合体平均粒径为100～120微米。
4.权利要求1、2或3所述的高弯曲强度材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）软质聚氨酯复杂无机物复合体的准备：
a.按照复杂无机物的的化学成分称量物料，其中各物料的粒度为1～4mm；将各物料均匀混合10～15min，将混合后的物料放入加热炉中的坩埚，加热到1500～1550度，保温10～15钟后取出坩埚，得到熔融复杂无机物料，将熔融复杂无机物料倒入钢模具自然冷却到室温，然后粉碎研细，得到复杂无机物料粉体备用；
b．将聚氨酯热到190～210度得到呈熔融聚氨酯，将上述得到复杂无机物料粉体加入熔融聚氨酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到软质聚氨酯复杂无机物复合体，再将软质聚氨酯复杂无机物复合体放入液氮池中的液氮的上部空间，在-170～-180度保温10～15分钟，然后取出碎化和研磨，至粒径为100～120微米，备用；
2）按上述配比将二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纤维、硫酸钙、脲醛树脂胶粉、水泥以及上述研磨后的软质聚氨酯复杂无机物复合体进行充分混合，15～20分钟后得到组分均匀的干料混合体；然后加入水，干料混合体与水的重量比为80：15～20，继续搅拌混合15～20分钟后出料，在室温条件下硬化28天，后得到该高弯曲强度材料。
5.根据权利要求3所述的高弯曲强度材料的制备方法，其中，步骤1）的a中得到的复杂无机物料粉碎研磨至80～100微米备用。
6.根据权利要求3所述的高弯曲强度材料的制备方法，其中，步骤1）的b中得到的软质聚氨酯复杂无机物复合体中聚氨酯和复杂无机物的重量比为10：4～6。
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