CN113213965A - 硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅酸钠‑聚羧酸减水剂复合改性竹碎料‑氯氧镁轻质复合材料的方法，包括将氯化镁、硫酸镁与水混合配置成盐水，将竹碎料、聚羧酸减水剂和硅酸钠溶液加入盐水中得到混合物A，将氧化镁、增稠剂和稳泡剂混合加入混合物A中得到混合物B，将发泡剂加入混合物B中，得到浆料，将浆料倒入模具中养护和静置固化，脱模后，得到硅酸钠‑聚羧酸减水剂复合改性竹碎料‑氯氧镁轻质复合材料。本发明的方法可以同时提高改性竹碎料‑氯氧镁轻质复合材料的力学性能和耐水性能，制备方法具有成本低、绿色环保、能耗低等优点，有利于工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法。
背景技术
在我国，竹林有着“第二森林”的美称，但我国竹材利用率低，竹剩余物量大，造成大量的资源浪费。传统解决方法多采用脲醛树脂、酚醛树脂等含醛胶黏剂作为粘合剂，与竹剩余物热压成人造板，但在生产和使用过程中会释放对人体有害的甲醛气体。
针对上述问题，将竹剩余物与氯氧镁胶凝材料混合，用低能耗简单固化的方法制得竹碎料/氯氧镁复合材料，可提高资源利用率，保护环境。但竹碎料/氯氧镁复合材料存在韧性差、耐水性差等问题。因此，急需开发一种能够克服上述不足的廉价高效、制备工艺简单的竹碎料/氯氧镁轻质复合材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、绿色环保、能耗低的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，制得的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料具有优异的力学性能和耐水性能。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，包括以下步骤：
S1、将氯化镁、硫酸镁与水混合，配置成盐水；
S2、将竹碎料干燥，将干燥竹碎料、聚羧酸减水剂和硅酸钠溶液加入步骤S1得到的盐水中，搅拌，得到混合物A；
S3、将氧化镁、增稠剂和稳泡剂混合，加入步骤S2得到的混合物A中，搅拌，得到混合物B；
S4、将发泡剂加入步骤S3得到的混合物B中，搅拌，得到浆料；
S5、将步骤S4得到的浆料倒入模具中进行养护，静置固化，脱模，得到硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，各原料的加入量按质量份计，硅酸钠溶液15份～60份，聚羧酸减水剂1.3份～9.8份，氧化镁850份～900份，氯化镁221.50份～479.18份，硫酸镁349.6份～479.78份，干燥竹碎料100份～298份，发泡剂30.46份～68.39份，增稠剂20.34份～43.56份，稳泡剂84.79份～110.38份，水600份～843.78份。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，所述硅酸钠溶液的质量分数为0.3％～2.5％。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，步骤S2中，所述竹碎料干燥过程为：筛选20目～30目的竹碎料，干燥至含水率为8％～12％。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，步骤S5中，所述养护在恒温恒湿的条件下进行，所述恒温恒湿的条件为：湿度55％～70％，温度20℃～35℃。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，步骤S5中，所述养护的时间为24h～36h。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，步骤S4中，所述搅拌的时间为5s～20s。
上述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，优选的，步骤S5中，所述静置固化在常温常压条件下进行，所述静置固化的时间为3天～28天。
本发明的技术原理在于：
本发明将硅酸钠和聚羧酸减水剂混合加入竹碎料-氯氧镁复合材料中，聚羧酸减水剂能在氯氧镁胶凝粒子表面形成水化薄膜，使得氯氧镁胶凝粒子和竹碎料分散均匀。硅酸钠能形成硅氧键作为“分子桥”，连接竹碎料和氯氧镁胶凝粒子，且硅酸钠与聚羧酸减水剂将形成-(COO)Si-，间接连接竹碎料和氯氧镁凝胶粒子，使得竹碎料-氯氧镁复合材料界面相容性得到很好的改善，从而提高复合材料的强度。同时，硅酸钠固化后，能在氯氧镁胶凝粒子表面形成网状结构，保护氯氧镁无机强度相(5相，3相)晶体不受水分子侵蚀，使得竹碎料-氯氧镁复合材料耐水性得到提高。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供了一种硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，当将硅酸钠和聚羧酸减水剂复合使用时，可使竹碎料-氯氧镁轻质复合材料体系分散均匀，同时可在竹碎料有机相和氯氧镁胶凝材料无机相之间起到“分子桥”的作用，且在复合材料晶体上形成一层网状保护膜，从而提高复合材料的力学性能和耐水性能。
本发明的方法中聚羧酸减水剂、硅酸钠与水化物Mg(OH)2等结晶成核，可促进氯氧镁胶凝材料水化过程。传统竹碎料-氯氧镁复合材料改性方法多用碱处理或者偶联剂处理，其存在成本高、污染严重、操作复杂等缺点。相对于现有技术，本发明的方法具有成本低、浆料均匀、绿色环保、能耗低、高效成核等优点，有利于工业化应用。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种本发明的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，原料按质量份计，包括以下步骤：
S1、在常温常压下，按质量份计，将463.35份氯化镁、407.78份硫酸镁与648份水配置成盐水；
S2、筛选20目的竹碎料，干燥至含水率为9％，将198份干燥后的竹碎料、1.3份聚羧酸减水剂、15份硅酸钠溶液依次加入盐水中，硅酸钠溶液的质量分数为0.3％，搅拌均匀，得到混合物A；
S3、将878份氧化镁、23.57份增稠剂、100.46份稳泡剂干拌混合均匀，加入混合物A中，搅拌均匀，得到混合物B；
S4、将30.46份发泡剂快速倒入混合物B中，快速搅拌10s，得到浆料；
S5、将浆料倒入模具中，置于湿度65％、温度25℃的恒温恒湿箱中养护24h，然后在常温常压条件下，静置固化3天，脱模，得到硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料。
实施例2：
一种本发明的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，与实施例1基本相同，区别在于：步骤S2中，硅酸钠溶液为30份，硅酸钠溶液的质量分数为1.0％，聚羧酸减水剂为2.6份。
实施例3：
一种本发明的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，与实施例1基本相同，区别在于：步骤S2中，硅酸钠溶液为45份，硅酸钠溶液的质量分数为1.7％，聚羧酸减水剂为3.9份。
实施例4：
一种本发明的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，与实施例1基本相同，区别在于：步骤S2中，硅酸钠溶液为60份，硅酸钠溶液的质量分数为2.4％，聚羧酸减水剂为5.2份。
对比例1：
一种竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的制备方法，与实施例1相比，区别仅在于：步骤S2的过程为：筛选20目的竹碎料，干燥至含水率为9％，将198份干燥后的竹碎料加入盐水中，搅拌均匀，得到混合物A。
上述实施例1～4制得的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料、对比例1制得的竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的各项性能检测结果如表1所示。
表1实施例1-4与对比例1的复合材料性能对比表
从表1可看出，相对于对比例未改性的竹碎料-氯氧镁轻质复合材料而言，本发明实施例1～4制得的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的耐水性和力学强度明显增强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将氯化镁、硫酸镁与水混合，配置成盐水；
S2、将竹碎料干燥，将干燥竹碎料、聚羧酸减水剂和硅酸钠溶液加入步骤S1得到的盐水中，搅拌，得到混合物A；
S3、将氧化镁、增稠剂和稳泡剂混合，加入步骤S2得到的混合物A中，搅拌，得到混合物B；
S4、将发泡剂加入步骤S3得到的混合物B中，搅拌，得到浆料；
S5、将步骤S4得到的浆料倒入模具中进行养护，静置固化，脱模，得到硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料。
2.根据权利要求1所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，各原料的加入量按质量份计，硅酸钠溶液15份～60份，聚羧酸减水剂1.3份～9.8份，氧化镁850份～900份，氯化镁221.50份～479.18份，硫酸镁349.6份～479.78份，干燥竹碎料100份～298份，发泡剂30.46份～68.39份，增稠剂20.34份～43.56份，稳泡剂84.79份～110.38份，水600份～843.78份。
3.根据权利要求2所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，所述硅酸钠溶液的质量分数为0.3％～2.5％。
4.根据权利要求1所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，步骤S2中，所述竹碎料干燥过程为：筛选20目～30目的竹碎料，干燥至含水率为8％～12％。
5.根据权利要求1所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，步骤S5中，所述养护在恒温恒湿的条件下进行，所述恒温恒湿的条件为：湿度55％～70％，温度20℃～35℃。
6.根据权利要求5所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，步骤S5中，所述养护的时间为24h～36h。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，步骤S4中，所述搅拌的时间为5s～20s。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法，其特征在于，步骤S5中，所述静置固化在常温常压条件下进行，所述静置固化的时间为3天～28天。
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| CN202110547275.7A Pending CN113213965A (zh) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | 硅酸钠-聚羧酸减水剂复合改性竹碎料-氯氧镁轻质复合材料的方法 |
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| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114751715A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-15 | 中南林业科技大学 | 天然橡胶乳液改性竹碎料/氯氧镁复合材料及其制备方法 |
| CN115583810A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-10 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种双胶凝体系复合胶凝材料及其制备、应用方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106747031A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-31 | 中南林业科技大学 | 一种植物纤维增强无机轻质复合材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-05-19 CN CN202110547275.7A patent/CN113213965A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106747031A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-31 | 中南林业科技大学 | 一种植物纤维增强无机轻质复合材料及其制备方法 |
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| CN115583810B (zh) * | 2022-10-25 | 2023-11-07 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种双胶凝体系复合胶凝材料及其制备、应用方法 |
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