CN107663072A - 一种氯氧镁水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氯氧镁水泥及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将10～20份氯化镁与20～30份水置于烧杯中，恒温超声分散，得氯化镁分散液；将所得氯化镁分散液和20～30份聚乙烯醇液加入单口烧瓶中，恒温搅拌混合，得混合液；将所得混合液，30～40份氧化镁加入混料机中，搅拌混合，得混合浆料；向混料机中加入8～10份硫酸铜溶液，8～10份氨水，10～20份骨料，8～10份掺合料，5～6份乳化剂和5～6份硅烷偶联剂，搅拌混合，即得氯氧镁水泥。本发明提供的氯氧镁水泥具有优异的耐水性能和力学性能。

Description

一种氯氧镁水泥及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种氯氧镁水泥及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
氯氧镁水泥又称镁水泥，它是由轻烧MgO、MgCl2和H2O三者按照一定配比调和形成的一种胶凝材料，可以用通式Mgx（OH）y·Cl2·nH2O表示。
氯氧镁水泥具有许多优点：在空气中固化快，强度高，表面光泽性很好，制备工艺简单，流程短，生产成本低，它一般用于建筑材料，生产过程中无毒、无味、无刺激性，可制成多种免烧砖、瓦、板，仿陶瓷材料，减少了环境污染，降低了生产能耗，是一种可以代替木材，代替塑料的材料。
氯氧镁水泥（以下简称镁水泥）是由轻烧氧化镁、氯化镁溶液拌合而成的具有气硬性质的胶凝材料，与普通硅酸盐水泥相比，具有凝结硬化快、强度高、密度小、耐火性好等特点，具有良好的发展前景。但由于其耐水性差、易翘曲变形限制了在重要结构中的应用，目前仅限于装饰材料、包装及临时非承重部位，对资源造成极大的浪费。很多学者对镁水泥耐水性的改性工作做了研究，认为镁水泥耐水性差的原因是MgO-MgCl2-H2O三元体系主要水化产物5Mg（OH）2·MgCl2·8H2O（简称5·1·8相）发生相变转化为强度较低的3Mg（OH）2·MgCl2·8H2O（简称3·1·8相）引起的。另外，Mg2+和Cl-的溶出使水泥石的结构变得疏松，也造成强度降低。大量实践和研究表明，氯氧镁水泥硬化体的主要结晶相5·1·8相和3·1·8相在水中不稳定，导致氯氧镁水泥强度降低、表面返卤泛霜。单靠氯氧镁水泥基本三元体系MgO-MgCl2-H2O无法改善制品耐水性差等问题。加入无机或有机改性剂虽然对提高其耐水性能有一定作用，但存在成本高、效果不十分明显、不能彻底解决软化系数低、返卤泛霜等问题。氯氧镁水泥的耐水性差成了致命的缺陷。现有对镁水泥耐水性改善的措施有：改变相组成；复合聚合物材料；添加抗水外加剂；覆盖保护层。有研究表明，矿物外加剂能改善镁水泥的耐水性能，但矿物外加剂的种类较多、掺量以及其间交互作用较为复杂，不能最大程度的表征矿物外加剂对镁水泥性能的改性作用。
因此，改善氯氧镁水泥耐水性和力学性能，成为其发展与应用亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统氯氧镁水泥耐水性差及力学性能不佳的问题，提供了一种氯氧镁水泥及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种氯氧镁水泥，是由以下重量份数的原料组成：30～40份氧化镁，10～20份氯化镁，10～20份骨料，8～10份掺合料，20～30份水，20～30份聚乙烯醇液，8～10份硫酸铜溶液，8～10份氨水，5～6份乳化剂，5～6份硅烷偶联剂；
所述氯氧镁水泥的制备步骤为：
（1）将氯化镁与水置于烧杯中，恒温超声分散，得氯化镁分散液；
（2）将上述所得氯化镁分散液和聚乙烯醇液加入单口烧瓶中，恒温搅拌混合，得混合液；
（3）将上述所得混合液，氧化镁加入混料机中，搅拌混合，得混合浆料；
（4）向上述混料机中加入硫酸铜溶液，氨水，骨料，掺合料，乳化剂和硅烷偶联剂，搅拌混合，即得氯氧镁水泥。
所述骨料为海砂，砂石或山砂中的任意一种。
所述掺合料为粉煤灰，硅灰或高炉矿渣中的任意一种。
所述聚乙烯醇液的制备过程为：将聚乙烯醇与水按质量比1：50～1：100混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，即得聚乙烯醇液。
所述硫酸铜溶液质量分数为30～40%。
所述氨水质量分数为20～25%。
所述乳化剂为吐温-60，吐温-80或斯潘-80中的任意一种。
所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加聚乙烯醇液，首先，在水泥的水化过程中，起到很好的保水的作用，使得氯氧镁水泥得以充分水化，其次，在碱性条件下，聚乙烯醇部分羟基发生脱质子反应，而提供配位体，氯化镁电离生成的镁离子，镁离子既有空轨道，又有较强的正电场，故能吸引聚乙烯醇高分子配位体上的氧，而形成配位键，从而发生聚乙烯醇高分子配位体与镁离子间的交联反应，在体系中氯化镁和氯化镁溶液搅拌混合而形成的具有气硬性的三维网络的基础上穿插交联，形成稳定的三维交联网络，一方面，避免了氯化镁的流失，提升体系的力学性能，另一方面，提升了体系的交联密度，增强体系耐水性能，且进一步提升体系的力学性能；
（2）本发明通过添加硫酸铜溶液和氨水，在水泥的水化过程中，由于铜离子存在空轨道，硫酸铜先与氨水反应生成铜氨络合物，接着，生成铜氨络合物与含有孤对电子的氯离子结合形成铜氯络合物，将体系中游离的氯离子固定，避免了氯化镁的流失，提升体系的力学性能。
附图说明
图1 氯氧镁水泥力学性能及耐水性能检测结果。
具体实施方式
将聚乙烯醇与水按质量比1：50～1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解30～40min，即得聚乙烯醇液；按重量份数计，依次取30～40份氧化镁，10～20份氯化镁，10～20份骨料，8～10份掺合料，20～30份水，20～30份聚乙烯醇液，8～10份质量分数为30～40%的硫酸铜溶液，8～10份质量分数为20～25%的氨水，5～6份乳化剂，5～6份硅烷偶联剂；先将氯化镁与水置于烧杯中，将烧杯置于超声分散仪，于超声频率为60～75kHz，温度为40～50℃条件下，恒温超声分散35～50min，得氯化镁分散液；将所得氯化镁分散液全部加入单口烧瓶中，再向单口烧瓶中加入聚乙烯醇液，随后将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，恒温搅拌混合40～50min，得混合液；将所得混合液全部加入混料机中，再向混料机中加入氧化镁，于转速为400～500r/min条件下，搅拌混合45～50min，得混合浆料；随后向混料机中加入质量分数为30～40%的硫酸铜溶液，质量分数为20～25%的氨水，骨料，掺合料，乳化剂和硅烷偶联剂，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合45～50min，即得氯氧镁水泥。所述骨料为海砂，砂石或山砂中的任意一种。所述掺合料为粉煤灰，硅灰或高炉矿渣中的任意一种。所述乳化剂为吐温-60，吐温-80或斯潘-80中的任意一种。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
实例1
将聚乙烯醇与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得聚乙烯醇液；按重量份数计，依次取40份氧化镁，20份氯化镁，20份骨料，10份掺合料，30份水，30份聚乙烯醇液，10份质量分数为40%的硫酸铜溶液，10份质量分数为25%的氨水，6份乳化剂，6份硅烷偶联剂；先将氯化镁与水置于烧杯中，将烧杯置于超声分散仪，于超声频率为75kHz，温度为50℃条件下，恒温超声分散50min，得氯化镁分散液；将所得氯化镁分散液全部加入单口烧瓶中，再向单口烧瓶中加入聚乙烯醇液，随后将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合液；将所得混合液全部加入混料机中，再向混料机中加入氧化镁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；随后向混料机中加入质量分数为40%的硫酸铜溶液，质量分数为25%的氨水，骨料，掺合料，乳化剂和硅烷偶联剂，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得氯氧镁水泥。所述骨料为海砂。所述掺合料为粉煤灰。所述乳化剂为吐温-60。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
实例2
按重量份数计，依次取40份氧化镁，20份氯化镁，20份骨料，10份掺合料，30份水，10份质量分数为40%的硫酸铜溶液，10份质量分数为25%的氨水，6份乳化剂，6份硅烷偶联剂；先将氯化镁与水置于烧杯中，将烧杯置于超声分散仪，于超声频率为75kHz，温度为50℃条件下，恒温超声分散50min，得氯化镁分散液；将所得氯化镁分散液全部加入单口烧瓶中，随后将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合液；将所得混合液全部加入混料机中，再向混料机中加入氧化镁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；随后向混料机中加入质量分数为40%的硫酸铜溶液，质量分数为25%的氨水，骨料，掺合料，乳化剂和硅烷偶联剂，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得氯氧镁水泥。所述骨料为海砂。所述掺合料为粉煤灰。所述乳化剂为吐温-60。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
实例3
将聚乙烯醇与水按质量比1：100加入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得聚乙烯醇液；按重量份数计，依次取40份氧化镁，20份氯化镁，20份骨料，10份掺合料，30份水，30份聚乙烯醇液，6份乳化剂，6份硅烷偶联剂；先将氯化镁与水置于烧杯中，将烧杯置于超声分散仪，于超声频率为75kHz，温度为50℃条件下，恒温超声分散50min，得氯化镁分散液；将所得氯化镁分散液全部加入单口烧瓶中，再向单口烧瓶中加入聚乙烯醇液，随后将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合液；将所得混合液全部加入混料机中，再向混料机中加入氧化镁，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；随后向混料机中骨料，掺合料，乳化剂和硅烷偶联剂，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得氯氧镁水泥。所述骨料为海砂。所述掺合料为粉煤灰。所述乳化剂为吐温-60。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
对比例：宿迁某新材料有限公司生产的氯氧镁水泥。
将实例1至3所得的氯氧镁水泥及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.力学性能：将养护3d的20mm×20mm×20mm的试件在压力试验机上进行抗压强度测试，加荷速度为5mm/min。抗压强度f按照式（1）计算：
f=F/S （1）
式中：f为试样抗压强度，MPa；F为试样发生破坏时的荷载值，N；S为试样受压面积，mm2；
2.耐水性能：以试样的耐水软化系数K作为评价耐水性能好坏的标准，软化系数的大小与浸水时间有关，其值越大表示浸水后强度越高，抗水性越好，反之则越差。试件养护至28d龄期后，一部分测试抗压强度R0，另一部分在水中浸泡28d后，擦干表面测量浸泡后抗压强度R。耐水软化系数按照式（2）进行计算，
K=R/R0 （2）
式中：K为耐水软化系数；R0为28d时试样的抗压强度，MPa；R为浸水28d后试样的抗压强度，MPa。
具体检测结果见说明书附图，由说明书附图图1检测结果可知，本发明技术方案制备的氯氧镁水泥具有优异的力学性能及耐水性的特点，在建筑材料行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (8)

1.一种氯氧镁水泥，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：30～40份氧化镁，10～20份氯化镁，10～20份骨料，8～10份掺合料，20～30份水，20～30份聚乙烯醇液，8～10份硫酸铜溶液，8～10份氨水，5～6份乳化剂，5～6份硅烷偶联剂；
所述氯氧镁水泥的制备步骤为：
（1）将氯化镁与水置于烧杯中，恒温超声分散，得氯化镁分散液；
（2）将上述所得氯化镁分散液和聚乙烯醇液加入单口烧瓶中，恒温搅拌混合，得混合液；
（3）将上述所得混合液，氧化镁加入混料机中，搅拌混合，得混合浆料；
（4）向上述混料机中加入硫酸铜溶液，氨水，骨料，掺合料，乳化剂和硅烷偶联剂，搅拌混合，即得氯氧镁水泥。
2.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述骨料为海砂，砂石或山砂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述掺合料为粉煤灰，硅灰或高炉矿渣中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述聚乙烯醇液的制备过程为：将聚乙烯醇与水按质量比1：50～1：100混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，即得聚乙烯醇液。
5.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述硫酸铜溶液质量分数为30～40%。
6.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述氨水质量分数为20～25%。
7.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述乳化剂为吐温-60，吐温-80或斯潘-80中的任意一种。
8.根据权利要求1所述一种氯氧镁水泥，其特征在于：所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180206

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