CN106277875A - 一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法 - Google Patents

一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法 Download PDF

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Abstract

一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，它涉及一种类似水泥的一步法制备铝硅酸盐聚合物新工艺。本发明是为了解决铝硅酸盐聚合物制备工艺较为复杂的技术问题，方法如下：一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，经机械球磨24h，获得复合粉体；二、将复合粉体置于马弗炉中高温处理；三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10‑50μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。本发明提供了一种类似水泥的新型铝硅酸盐聚合物干粉的制备工艺，将干粉与适量水混合后即可固化成型，该粉体具有存放周期长、加水固化、操作简单、易施工、绿色无污染等特性。

Description

一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法
技术领域
本发明涉及一种类似水泥的一步法制备铝硅酸盐聚合物新工艺。
背景技术
与传统水泥相比，铝硅酸盐聚合物具有能耗低、优良的力学和抗渗性能、以及制备过程绿色无污染等优点，在绿色建筑、城市交通、道路修复等方面具有巨大的应用前景，使其部分替代水泥用于建材领域是解决中国由于水泥工业造成污染问题的有效途径。然而铝硅酸盐聚合物一般需要由3种材料合成，即碱激发溶液、铝硅酸盐矿物和溶剂，经过一系列的搅拌溶解、振动除气后，固化而成可以使用的建筑材料。由于碱激发溶液存放周期短、一般需要现场临时配置，因此与水泥加水搅拌即可固化使用的特点相比，铝硅酸盐聚合物制备工艺较为复杂，限制了其在工业领域的应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决铝硅酸盐聚合物制备工艺较为复杂的技术问题，提供了一种一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法。
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕(20-50)，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以0.5-10℃/min的升温速度升至400-800℃，并且在400-800℃保温0.5h-5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10-50μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐为高岭土、粉煤灰、高炉矿渣及硅灰中的一种或几种混合物。
步骤一中所述硅酸盐为九水硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾及偏硅酸钾中的一种或几种混合物。
本发明提供了一种类似水泥的新型铝硅酸盐聚合物干粉的制备工艺，并且将干粉与适量水混合后即可固化成型，具有粉体存放周期长(经测试可知该粉体在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性)、加水固化、操作简单、易施工、绿色无污染等特性。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕(20-50)，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以0.5-10℃/min的升温速度升至400-800℃，并且在400-800℃保温0.5h-5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10-50μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为室温-120℃、养护湿度为0-90％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述铝硅酸盐矿物为高岭土、粉煤灰、高炉矿渣及硅灰中的一种或几种混合物。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中所述的铝硅酸盐矿物为混合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤一中所述硅酸盐为九水硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾及偏硅酸钾中的一种或几种混合物。其它与具体实施方式一或二之一相同。
本实施方式中所述的硅酸盐为混合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中所述铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕25。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是。步骤一中所述铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕30其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中所述铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕40。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中以1-9℃/min的升温速度升至420-780℃。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中以2-8℃/min的升温速度升至450-700℃。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤二中以5℃/min的升温速度升至480-650℃。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤二中以7℃/min的升温速度升至500℃。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用下述实验验证本发明效果:
实验一：
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕20，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以0.5℃/min的升温速度升至400℃，并且在400℃保温0.5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐矿物为高岭土。
步骤一中所述硅酸盐为九水硅酸钠。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为室温、养护湿度为10％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料，其密度为1.62g/cm3、抗压强度为85MPa。
实验二：
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐与硅酸盐质量比为100﹕25，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以1.5℃/min的升温速度升至450℃，并且在450℃保温1h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为20μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐矿物为粉煤灰。
步骤一中所述硅酸盐为偏硅酸钠。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为20℃、养护湿度为30％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料。
实验三：
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕30，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以5℃/min的升温速度升至500℃，并且在500℃保温2h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为40μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐矿物为高炉矿渣。
步骤一中所述硅酸盐为硅酸钾。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为120℃、养护湿度为40％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料。
实验四：
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕50，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以6℃/min的升温速度升至550℃，并且在550℃保温0.5h-5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10-50μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐矿物为硅灰。
步骤一中所述硅酸盐为偏硅酸钾。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为80℃、养护湿度为50％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料。
实验五：
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕35，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体放在马弗炉中，以9℃/min的升温速度升至600℃，并且在600℃保温3.5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为30μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐矿物为高岭土与粉煤灰混合物，高岭土与粉煤灰按任意比组成。
步骤一中所述硅酸盐为九水硅酸钠与偏硅酸钠混合物，九水硅酸钠与偏硅酸钠按任意比组成。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为100℃、养护湿度为70％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料。
实验六：
一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕50，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体放在马弗炉中，以10℃/min的升温速度升至800℃，并且在800℃保温5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10-50μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
步骤一中所述铝硅酸盐矿物为高岭土、粉煤灰、高炉矿渣及硅灰的混合物，高岭土、粉煤灰、高炉矿渣及硅灰。
步骤一中所述硅酸盐为九水硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾及偏硅酸钾的混合物，九水硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾及偏硅酸钾为任意比。
经测试可知铝硅酸盐聚合物干粉在空气中放置时间超过30天后，其物相组成不变、吸湿率＜0.5％，因此具有优异的化学稳定性。
将铝硅酸盐聚合物干粉与水混合，经人工搅拌或机械搅拌后形成具有流动性(似于水泥浆体)的料浆；将料浆在温度为120℃、养护湿度为90％、养护3d，脱模后即获得铝硅酸盐聚合物材料。

Claims (10)

1.一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法如下：
一、将铝硅酸盐矿物与硅酸盐混合，铝硅酸盐矿物与硅酸盐质量比为100﹕(20-50)，经机械球磨24h，获得复合粉体；
二、将复合粉体置于马弗炉中，以0.5-10℃/min的升温速度升至400-800℃，并且在400-800℃保温0.5h-5h；
三、将经过步骤二处理的复合粉体进行球磨至粒度为10-50μm，得到铝硅酸盐聚合物干粉。
2.根据权利要求1所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤一中所述铝硅酸盐为高岭土、粉煤灰、高炉矿渣及硅灰中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤一中所述硅酸盐为九水硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾及偏硅酸钾中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤一中所述铝硅酸盐与硅酸盐质量比为100﹕25。
5.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤一中所述铝硅酸盐与硅酸盐质量比为100﹕30。
6.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤一中所述铝硅酸盐与硅酸盐质量比为100﹕40。
7.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤二中以1-9℃/min的升温速度升至420-780℃。
8.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤二中以2-8℃/min的升温速度升至450-700℃。
9.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤二中以5℃/min的升温速度升至480-650℃。
10.根据权利要求1、2或3所述一步法制备铝硅酸盐聚合物的方法，其特征在于步骤二中以7℃/min的升温速度升至500℃。
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