CN109592953A - 一种抗冻环保砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗冻环保砖的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明以废弃鹅毛为原料，通过酸浸和亚硫酸钠溶液浸泡处理，使得鹅毛蛋白中双硫键部分打开，提高鹅毛蛋白的溶解性，接着再用碱液溶解鹅毛蛋白，酸液沉淀蛋白，再将得到的蛋白和氯化钾溶液混合，利用鹅毛蛋白上的羧基和钾盐离子形成桥键，得到掺杂盐离子的鹅毛蛋白产物，接着将掺杂盐离子的鹅毛蛋白产物和其他砖料混合制成浆料，注模后干燥固化得到砖坯，再在砖坯表面沉积一层原硅酸，高温煅烧后得到抗冻环保砖，本发明制得的抗冻环保砖抗冻性极佳，具有广阔的应用前景。

Description

一种抗冻环保砖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗冻环保砖的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
目前，我国的建筑墙体材料一直以粘土砖为主，粘土砖的制作不仅毁掉了大量的良田，耗费了大量的能源，而且不利于环境的治理和建筑业的发展，因此建筑墙体材料逐步从粘土砖向环保砖转变。环保砖强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观，可做清水墙也可以做任何外装饰，但是环保砖也存在缺陷。环保砖的抗冻性是影响环保砖耐久性的一个重要因素。大多数环保砖暴露在大气中，环保砖结构中存在的孔隙在自然气候条件下吸收自然降雨（雪）或空气中的水分。在低温条件下孔隙中的水分发生冻胀现象，使环保砖结构局部破坏，从而影响环保砖的使用寿命，由于环保砖结构内部孔隙和毛细孔的存在，环保砖结构具有吸湿性和吸水性，从而使环保砖在大气中具有一定的含水率。因此它的抗冻性差并不能在北方天寒地冻的地方以及冰库等温度极低的地方使用。
因此，发明一种抗冻性好的环保砖对建筑材料制备技术领域具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的环保砖多存在低温条件下孔隙中的水分发生冻胀现象，使环保砖结构局部破坏，从而影响环保砖的使用寿命导致抗冻性差，无法在高寒地区使用的缺陷，提供了一种抗冻环保砖的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸混合后浸泡，过滤分离得到滤渣，将滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液混合后继续浸泡，过滤分离得到滤饼；
（2）将上述滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液混合后放入微波振荡仪中，微波振荡反应，反应结束后过滤分离去除反应滤渣，得到反应滤液；
（3）将上述反应滤液装入烧杯中，用浓度为1mol/L的盐酸调节上述反应滤液pH至中性，得到预处理滤液，继续向烧杯中加入浓度为1mol/L氯化钾溶液，搅拌反应，得到反应产物；
（4）按重量份数计，称取30～40份高岭土、20～30份石灰、20～30份河沙、10～15份上述反应产物、1～2份聚乙烯醇、2～5份羧甲基纤维素钠和50～60份水依次加入到球磨机中进行研磨混合得到制砖浆料；
（5）将上述制砖浆料注入制砖模具中，再将模具放入烘箱，干燥固化，固化结束后脱模得到砖坯，将砖坯浸入质量分数为30%的硅酸钠溶液中，用浓度为1mol/L盐酸调节pH至3～5，静置浸泡1～2h；
（6）待上述浸泡结束后，取出浸泡后的砖坯，放入马弗炉中，高温烧制，烧制结束后出料，自然冷却至室温后即得抗冻环保砖。
步骤（1）中所述的废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸的质量比为1:20，浸泡的温度为60～70℃，浸泡的时间为3～4h，滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液的质量比为1:20，继续浸泡的温度为60～70℃，继续浸泡的时间为3～4h。
步骤（2）中所述的滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液的质量比为1:10，微波振荡反应的温度为70～80℃，微波振荡反应的功率为200～300W，微波振荡反应的时间为1～2h。
步骤（3）中所述的浓度为1mol/L氯化钾溶液的加入量为预处理滤液质量的10%，搅拌反应的温度为60～70℃，搅拌反应的时间为20～30min。
步骤（4）中所述的研磨混合的时间为60～80min。
步骤（5）中所述的制砖模具的尺寸为25cm×10cm×5cm，干燥固化的温度为108～110℃，干燥固化的时间为10～12h。
步骤（6）中所述的高温烧制的温度为300～400℃，高温烧制的时间为3～4h。
本发明的有益技术效果是：
本发明以废弃鹅毛为原料，通过酸浸和亚硫酸钠溶液浸泡处理，使得鹅毛蛋白中双硫键部分打开，提高鹅毛蛋白的溶解性，接着再用碱液溶解鹅毛蛋白，酸液沉淀蛋白，再将得到的蛋白和氯化钾溶液混合，利用鹅毛蛋白上的羧基和钾盐离子形成桥键，得到掺杂盐离子的鹅毛蛋白产物，接着将掺杂盐离子的鹅毛蛋白产物和其他砖料混合制成浆料，注模后干燥固化得到砖坯，再在砖坯表面沉积一层原硅酸，高温煅烧后得到抗冻环保砖，本发明制备的抗冻环保砖中加入了掺杂盐离子的鹅毛蛋白，鹅毛蛋白中二硫键数量多、柔性好，具有明显的两亲性，因此在砖浆中具有良好的起泡能力，另一方面，蛋白胶体黏度较高，部分肽链会在气液界面上伸展，形成一个二维保护网络，使得泡沫界面膜的机械强度增加，可促进泡沫的稳定性，这些气泡能阻断环保砖中毛细水的迁移，同时这些微小气泡割断了砖坯中的孔隙，降低了环保砖的吸水能力，于是水结冰时体积膨胀所造成的压力破坏变小再加上封闭的气泡有缓冲、卸压的作用，由此提高了环保砖的抗冻性，同时掺杂盐离子制坯，对坯体孔结构进行细化，降低坯体的凝固点，也增加了环保砖的抗冻性，另外，本发明最后在砖坯表面沉积了一层原硅酸沉淀，并在在高温烧制的过程中，原硅酸沉淀受热水解产生一层致密的纳米二氧化硅保护膜固着在环保砖表面，这层致密的二氧化硅保护膜进一步增加环保砖的防水性，避免了环境中的水分浸入砖体孔隙中，发生冻胀破坏砖体结构，提高了环保砖的抗冻性，有效解决了传统环保砖抗冻性差的问题，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为1:20将废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸混合后在60～70℃下浸泡3～4h，过滤分离得到滤渣，将滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在60～70℃下继续浸泡3～4h，过滤分离得到滤饼；将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在70～80℃下以200～300W的功率微波振荡反应1～2h，反应结束后过滤分离去除反应滤渣，得到反应滤液；将反应滤液装入烧杯中，用浓度为1mol/L的盐酸调节上述反应滤液pH至中性，得到预处理滤液，继续向烧杯中加入预处理滤液质量10%的浓度为1mol/L氯化钾溶液，在60～70℃下搅拌反应20～30min，得到反应产物；按重量份数计，称取30～40份高岭土、20～30份石灰、20～30份河沙、10～15份上述反应产物、1～2份聚乙烯醇、2～5份羧甲基纤维素钠和50～60份水依次加入到球磨机中进行研磨混合60～80min得到制砖浆料；将制砖浆料注入尺寸为25cm×10cm×5cm的制砖模具中，再将模具放入烘箱，在108～110℃下干燥固化10～12h，固化结束后脱模得到砖坯，将砖坯浸入质量分数为30%的硅酸钠溶液中，用浓度为1mol/L盐酸调节pH至3～5，静置浸泡1～2h；待浸泡结束后，取出浸泡后的砖坯，放入马弗炉中，加热升温至300～400℃，高温烧制3～4h，烧制结束后出料，自然冷却至室温后即得抗冻环保砖。
实例1
按质量比为1:20将废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸混合后在60℃下浸泡3h，过滤分离得到滤渣，将滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在60℃下继续浸泡3h，过滤分离得到滤饼；将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在70℃下以200W的功率微波振荡反应1h，反应结束后过滤分离去除反应滤渣，得到反应滤液；将反应滤液装入烧杯中，用浓度为1mol/L的盐酸调节上述反应滤液pH至中性，得到预处理滤液，继续向烧杯中加入预处理滤液质量10%的浓度为1mol/L氯化钾溶液，在60℃下搅拌反应20min，得到反应产物；按重量份数计，称取30份高岭土、20份石灰、20份河沙、10份上述反应产物、1份聚乙烯醇、2份羧甲基纤维素钠和50份水依次加入到球磨机中进行研磨混合60min得到制砖浆料；将制砖浆料注入尺寸为25cm×10cm×5cm的制砖模具中，再将模具放入烘箱，在108℃下干燥固化10h，固化结束后脱模得到砖坯，将砖坯浸入质量分数为30%的硅酸钠溶液中，用浓度为1mol/L盐酸调节pH至3，静置浸泡1h；待浸泡结束后，取出浸泡后的砖坯，放入马弗炉中，加热升温至300℃，高温烧制3h，烧制结束后出料，自然冷却至室温后即得抗冻环保砖。
实例2
按质量比为1:20将废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸混合后在65℃下浸泡3h，过滤分离得到滤渣，将滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在65℃下继续浸泡3h，过滤分离得到滤饼；将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在75℃下以250W的功率微波振荡反应2h，反应结束后过滤分离去除反应滤渣，得到反应滤液；将反应滤液装入烧杯中，用浓度为1mol/L的盐酸调节上述反应滤液pH至中性，得到预处理滤液，继续向烧杯中加入预处理滤液质量10%的浓度为1mol/L氯化钾溶液，在65℃下搅拌反应25min，得到反应产物；按重量份数计，称取35份高岭土、25份石灰、25份河沙、13份上述反应产物、2份聚乙烯醇、4份羧甲基纤维素钠和55份水依次加入到球磨机中进行研磨混合70min得到制砖浆料；将制砖浆料注入尺寸为25cm×10cm×5cm的制砖模具中，再将模具放入烘箱，在109℃下干燥固化11h，固化结束后脱模得到砖坯，将砖坯浸入质量分数为30%的硅酸钠溶液中，用浓度为1mol/L盐酸调节pH至4，静置浸泡1h；待浸泡结束后，取出浸泡后的砖坯，放入马弗炉中，加热升温至350℃，高温烧制4h，烧制结束后出料，自然冷却至室温后即得抗冻环保砖。
实例3
按质量比为1:20将废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸混合后在70℃下浸泡4h，过滤分离得到滤渣，将滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在70℃下继续浸泡4h，过滤分离得到滤饼；将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在80℃下以300W的功率微波振荡反应2h，反应结束后过滤分离去除反应滤渣，得到反应滤液；将反应滤液装入烧杯中，用浓度为1mol/L的盐酸调节上述反应滤液pH至中性，得到预处理滤液，继续向烧杯中加入预处理滤液质量10%的浓度为1mol/L氯化钾溶液，在70℃下搅拌反应30min，得到反应产物；按重量份数计，称取40份高岭土、30份石灰、30份河沙、15份上述反应产物、2份聚乙烯醇、5份羧甲基纤维素钠和60份水依次加入到球磨机中进行研磨混合80min得到制砖浆料；将制砖浆料注入尺寸为25cm×10cm×5cm的制砖模具中，再将模具放入烘箱，在110℃下干燥固化12h，固化结束后脱模得到砖坯，将砖坯浸入质量分数为30%的硅酸钠溶液中，用浓度为1mol/L盐酸调节pH至5，静置浸泡2h；待浸泡结束后，取出浸泡后的砖坯，放入马弗炉中，加热升温至400℃，高温烧制4h，烧制结束后出料，自然冷却至室温后即得抗冻环保砖。
对照例
保持其他原料的用量和种类不变，不添加本发明制得反应产物，制成环保砖，并以此作为对照例；
对本发明制得的抗冻环保砖和对照例中的抗冻环保砖进行性能检测，检测结果如表1所示：
检测方法
按GBJ 82—1985快冻法对2组芯样进行了快冻试验（冻融试验只以质量损失为评价标准）
表1 性能检测结果
由上表中检测数据可以看出，本发明制得的抗冻环保砖抗冻性极佳，具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸混合后浸泡，过滤分离得到滤渣，将滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液混合后继续浸泡，过滤分离得到滤饼；
（2）将上述滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液混合后放入微波振荡仪中，微波振荡反应，反应结束后过滤分离去除反应滤渣，得到反应滤液；
（3）将上述反应滤液装入烧杯中，用浓度为1mol/L的盐酸调节上述反应滤液pH至中性，得到预处理滤液，继续向烧杯中加入浓度为1mol/L氯化钾溶液，搅拌反应，得到反应产物；
（4）按重量份数计，称取30～40份高岭土、20～30份石灰、20～30份河沙、10～15份上述反应产物、1～2份聚乙烯醇、2～5份羧甲基纤维素钠和50～60份水依次加入到球磨机中进行研磨混合得到制砖浆料；
（5）将上述制砖浆料注入制砖模具中，再将模具放入烘箱，干燥固化，固化结束后脱模得到砖坯，将砖坯浸入质量分数为30%的硅酸钠溶液中，用浓度为1mol/L盐酸调节pH至3～5，静置浸泡1～2h；
（6）待上述浸泡结束后，取出浸泡后的砖坯，放入马弗炉中，高温烧制，烧制结束后出料，自然冷却至室温后即得抗冻环保砖。
2.根据权利要求1所述的一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的废弃鹅毛和质量分数为30%的盐酸的质量比为1:20，浸泡的温度为60～70℃，浸泡的时间为3～4h，滤渣和质量分数为30%的亚硫酸氢钠溶液的质量比为1:20，继续浸泡的温度为60～70℃，继续浸泡的时间为3～4h。
3.根据权利要求1所述的一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液的质量比为1:10，微波振荡反应的温度为70～80℃，微波振荡反应的功率为200～300W，微波振荡反应的时间为1～2h。
4.根据权利要求1所述的一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的浓度为1mol/L氯化钾溶液的加入量为预处理滤液质量的10%，搅拌反应的温度为60～70℃，搅拌反应的时间为20～30min。
5.根据权利要求1所述的一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的研磨混合的时间为60～80min。
6.根据权利要求1所述的一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的制砖模具的尺寸为25cm×10cm×5cm，干燥固化的温度为108～110℃，干燥固化的时间为10～12h。
7.根据权利要求1所述的一种抗冻环保砖的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的高温烧制的温度为300～400℃，高温烧制的时间为3～4h。
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