一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料及其製備方法和應用的製作方法
2023-06-05 18:32:56
一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料及其製備方法和應用。將無機粉體和/或植物屑、可溶性鹼金屬矽酸鹽和/或改性鹼金屬矽酸鹽、二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物、水分別按一定比例混合均勻後，室溫下在模具中壓製成型，成型後此膠凝材料將很快凝結成為具有相當強度的固體。本發明製備的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料有良好的防水、阻燃、節能、防黴防潮的功能，該超分子膠凝材料可作為節能環保建築材料、防水材料、防火材料和防黴防潮材料應用。
【專利說明】一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料及其製備方法和應用，屬於無機功能材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]超分子膠凝材料中，由有機分子、有機無機、無機高分子構築的超分子材料在防火、抗老化、防水等方面顯示出不足之處。採用本發明技術膠凝快、不需烘烤、成本低、無排放、無汙染、用水少。二氧化矽基複合物參與調控構築的無機粉體和/或生物質粉膠凝材料具有很好的防水、防火、防黴、防潮性能，可用於新型節能環保建築材料。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在於提供一種低成本多功能二氧化矽基複合物超分子膠凝材料及其製備方法和應用。該方法條件溫和，工藝過程簡單，所得產品可用於節能環保建築材料、防水材料、防火材料、防黴防潮材料。
[0004]本發明的技術方案具體如下:
[0005]一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其原料包括以下成分:
[0006](i)無機粉體和 /或植物屑，所述無機粉體選自無機礦物質粉體或工業無機廢棄物粉體；和
[0007](ii)可溶性鹼金屬矽酸鹽和/或改性鹼金屬矽酸鹽；
[0008]和
[0009](iii) 二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物，所述金屬硼複合氧化物選自鹼土金屬硼複合氧化物、過渡金屬硼複合氧化物、鹼土金屬-過渡金屬硼複合氧化物；
[0010]其中，可溶性鹼金屬矽酸鹽和/或改性鹼金屬矽酸鹽的總質量為無機粉體和/或植物屑總質量的0.2~5倍；二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物的質量是無機粉體和/或植物屑總質量的0.005~0.5倍。
[0011]所述的無機粉體為礦渣、粉煤灰、珍珠巖、石英粉中的一種或幾種；所述的植物屑為稻殼屑、稻杆屑、木屑中的一種或幾種。
[0012]所述可溶性鹼金屬娃酸鹽為Na20.mSi02或K20.mSi02, m為正數，優選為Na20.3Si02O
[0013]所述擔載的方式為複合擔載或混合擔載。本發明界定複合擔載是通過化學作用結合在一起，混合擔載指物理混合結合在一起，且混合擔載中二氧化娃與被擔載物，鹼土金屬硼複合氧化物、過渡金屬硼複合氧化物、鹼土金屬-過渡金屬硼複合氧化物，可以處於分離狀態，即二氧化矽與被擔載物可以分離存在於製備過程中。
[0014]所述二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物為4Zn0.B2O3.3Si02.H2O,Mg0.3Β203 *4Si02.2H20、Ca0.3Β203 *4Si02.2H20、2Ca0.3B203 *4Si02.2Η20、4Ζη0.B2O3.Η20、2Ba0.3B203.5Si02.H2O 中的一種或幾種。
[0015]所述改性鹼金屬娃酸鹽為含烷氧基的鹼金屬娃酸鹽，優選為CH3CH2CH20.Na20.2Si02、CH30.K20.2Si02、CH3CH2CH20.Na20.3Si02、3CH30.Na20.2Si02中的一種或幾種。
[0016]一種製備上述二氧化矽基複合物超分子膠凝材料的方法:將原料和水混合均勻，室溫下在模具中壓製成型，即可凝結成固體超分子膠凝材料；其中，可溶性鹼金屬矽酸鹽及其水溶液的質量為無機粉體和/或植物屑總質量的0.2~5倍；二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物是無機粉體和/或植物屑總質量的0.005~0.5倍；水的用量<原料質量的5倍。
[0017]上述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料作為節能環保建築材料、防水材料、防火材料和防黴防潮材料的應用。
[0018]本發明具有以下優點和有益效果:
[0019]採用本發明膠凝快、不需烘烤、成本低、無排放、無汙染、用水少，成型後0.5小時後可固化，室溫成型I~3天之後類超分子膠凝材料顯示很好的強度。
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]礦渣600g, Na20.3Si021 20g,4Zn0.B2O3.3Si02.H203g,水 400g,混合均勻後形成膠凝材料，在室溫下壓製成型，脫模，I天后，固體膠凝材料強度達到IMPa，防火難燃燒Al級，吸水率小於5%。
[0022]實施例2
[0023]稻殼屑100g, CH30.K20.2Si02100g, Mg0.3B203.4Si02.2H2050g,水 300g,混合均勻後形成膠凝材料，在室溫下壓製成型，脫模，I天后，固體膠凝材料強度達到2MPa，吸水率小於4%。
[0024]實施例3
[0025]粉煤灰600g,木屑 360g, CH3CH2CH20.Na20.2Si024800g,Ca0.3B203.4Si02.2H20480g，水50g，混合均勻後形成膠凝材料，脫模，3天後，固體膠凝材料強度達到5MPa，吸水率小於4%，防火A級。
[0026]實施例4
[0027]石英粉500g，Na20.3Si021500g, 4Zn0.B2O3.H20125g,水 50g，混合均勻後形成膠凝材料，在室溫下壓製成型，脫模，I天后，固體膠凝材料強度達到3MPa，防火難燃燒Al級，吸水率小於5%。
[0028]實施例5
[0029]粉煤灰600g,秸杆屑 360g,珍珠巖 100g, CH3CH2CH20.Na20.3Si02900g,2Ca0.3B203.4Si02.2H20110g，水100g，混合均勻後形成膠凝材料，脫模，I天后，固體膠凝材料強度達到3MPa，吸水率小於6%，防火A級。
[0030]實施例6
[0031]粉煤灰200g,木屑 360g，3CH30.Na20.2Si02680g, 2Ba0.3B203.5Si02.H2040g,水100g，混合均勻後形成膠凝材料，脫模，3天後，固體膠凝材料強度達到2MPa，吸水率小於5%，防火A級。
【權利要求】
1.一種二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於，其原料包括以下成分: (i)無機粉體和/或植物屑，所述無機粉體選自無機礦物質粉體或工業無機廢棄物粉體；和 (ii)可溶性鹼金屬矽酸鹽和/或改性鹼金屬矽酸鹽； 和 (iii)二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物，所述金屬硼複合氧化物選自鹼土金屬硼複合氧化物、過渡金屬硼複合氧化物、鹼土金屬-過渡金屬硼複合氧化物； 其中，可溶性鹼金屬矽酸鹽和/或改性鹼金屬矽酸鹽的總質量為無機粉體和/或植物屑總質量的0.2~5倍；二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物的質量是無機粉體和/或植物屑總質量的0.005~0.5倍。
2.根據權利要求1所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述的無機粉體為礦渣、粉煤灰、珍珠巖、石英粉中的一種或幾種；所述的植物屑為稻殼屑、秸杆屑、木屑中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述可溶性鹼金屬娃酸鹽為Na20.mSi02或K20.mSi02, m為正數。
4.根據權利要求1 所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述可溶性鹼金屬矽酸鹽為Na20.3Si02。
5.根據權利要求1所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述改性鹼金屬矽酸鹽為含烷氧基的鹼金屬矽酸鹽。
6.根據權利要求5所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述含烷氧基的鹼金屬矽酸鹽為 CH3CH2CH20.Na2O *2Si02,CH30.K20.2Si02、CH3CH2CH20.Na20.3Si02、3CHS0.Na20.2Si02中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述擔載的方式為複合擔載或混合擔載。
8.根據權利要求1所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料，其特徵在於:所述二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物為4Zn0.B2O3.3Si02.H2O, Mg0.3B203.4Si02.2H20、CaO *3B203 * 4Si02.2H20、2Ca0.3B203.4Si02.2Η20、4Ζη0.B2O3.H20、2Ba0.3B203.5Si02.H2O中的一種或幾種。
9.一種製備權利要求1至8中任一項所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料的方法:將原料和水混合均勻，室溫下在模具中壓製成型，即可凝結成固體超分子膠凝材料；其中，可溶性鹼金屬矽酸鹽和/或改性鹼金屬矽酸鹽的總質量為無機粉體和/或植物屑總質量的0.2~5倍，二氧化矽擔載的金屬硼複合氧化物的質量是無機粉體和/或植物屑總質量的0.005~0.5倍，水的用量<原料質量的5倍。
10.權利要求1至8中任一項所述的二氧化矽基複合物超分子膠凝材料作為節能環保建築材料、防水材料、防火材料和防黴防潮材料的應用。
【文檔編號】C04B14/06GK104177056SQ201410446081
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】袁良傑, 李朗, 田迪, 韓暢, 袁荃 申請人:武漢大學