高彎曲強度材料及製備方法
2023-06-28 02:53:46 2
高彎曲強度材料及製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高彎曲強度材料及製備方法。本發明材料中的複雜無機物剛度高、硬度高、性能穩定。該材料由以下重量百分比的各成份配製而成：二氧化矽粉15?22.1%，粉煤灰10?20%,玻璃纖維4?8%，脲醛樹脂膠粉0.6?0.8%，硫酸媽0.2?0.5%，軟質聚氨酯複雜無機物複合體9?15%，其餘為水泥；其中，軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物複合體的重量比為7?9：10?
【專利說明】高彎曲強度材料及製備方法
[0001]
【技術領域】： 本發明涉及一種高彎曲強度材料及製備方法，屬於建築材料【技術領域】。
[0002]
【背景技術】： CN201310225204. 0涉及一種多尺度纖維增強的高性能水泥基複合材料的製備方法，上 述材料包括基體和多尺度纖維體系。基體包括水泥和砂；多尺度纖維體系包括鋼纖維、聚乙 烯醇纖維（PVA纖維）和碳酸鈣晶須，其用量為纖維增強水泥基材料體積百分比的2. Γ5. 6 的vol. %。其中，鋼纖維：PVA纖維：碳酸鈣晶須的體積比為I :0. fl. 2 :0. 3、. 3 ;上述材料 的製備方法為：（1)將水泥、砂和碳酸鈣晶須混合攪拌均勻；（2)將水加入攪拌機和步驟（1) 得到的拌合物一起攪拌均勻；（3)將聚乙烯醇纖維加入攪拌機中一起攪拌均勻；（4)將鋼纖 維加入攪拌機中一起攪拌均勻；（5)澆築成型：將攪拌均勻後的物料注入模具，在振動臺上 振動60s ;(6)脫模養護：先養護至脫模後，繼續養護至28d以上，成為最終產品。該多尺 度纖維增強的高性能水泥基複合材料生產工藝簡單，不需要專用設備，與普通水泥基材料 等基本一致，材料來源廣泛，成品價格低，可以實現產業化生產。但是該上述方法得到的材 料的彎曲強度不足。
[0003] 因此，確有必要對現有技術進行改進以解決現有技術之不足。
[0004]
【發明內容】
： 本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種高彎曲強度材料，該材料具有較高的 彎曲韌性。
[0005] 本發明的另一目的是提供一種高彎曲強度材料及製備方法，該製備方法工藝簡 單，生產成本低，適於工業化生產。
[0006] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的： 一種高彎曲強度材料，該材料由以下重量百分比的各成份配製而成： 二氧化矽粉15?22. 1 %，粉煤灰10?20 %，玻璃纖維4?8 %，脲醛樹脂膠粉0· 6? 0. 8%，硫酸鈣0. 2?0. 5%，軟質聚氨酯複雜無機物複合體9?15%，其餘為水泥； 其中，軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物的重量比為7?9 :10。
[0007] 本發明的進一步設計在於： 複雜無機物的化學成分為：氧化鈣3-8%，氧化鉛1-3%，爐渣5-9%，氧化鈉15-18%，氧化 鐠0. 4-0. 8%，氧化硼0. 3-0. 7%，氧化鉀0. 7-1. 4%，氧化鋅0. 8-1. 5%，其餘氧化矽。
[0008] 二氧化矽粉平均粒徑為0. 5?0. 85毫米；粉煤灰的均粒徑為0. 8?1毫米；軟 質聚氨酯複雜無機物複合體平均粒徑為100?120微米； 本發明高彎曲強度材料的製備方法，該製備方法包括以下步驟： 1)軟質聚氨酯複雜無機物複合體的準備： a.按照複雜無機物的的化學成分稱量物料，其中各物料的粒度為1?4mm ;將各物料 均勻混合10?15min，將混合後的物料放入加熱爐中的坩堝，加熱到1500?1550度，保溫 10?15鍾後取出坩堝，得到熔融複雜無機物料，將熔融複雜無機物料倒入鋼模具自然冷卻 到室溫，然後粉碎研細，得到複雜無機物料粉體備用； b.將聚氨酯熱到190?210度得到呈熔融聚氨酯，將上述得到複雜無機物料粉體加 入熔融聚氨酯中並攪拌均勻，然後自然冷卻到室溫得到軟質聚氨酯複雜無機物複合體，再 將軟質聚氨酯複雜無機物複合體放入液氮池中的液氮的上部空間，在-170?-180度保溫 10?15分鐘，然後取出碎化和研磨，至粒徑為100?120微米，備用； 2)按上述配比將二氧化矽粉、粉煤灰、玻璃纖維、硫酸鈣、脲醛樹脂膠粉、水泥以及上述 研磨後的軟質聚氨酯複雜無機物複合體進行充分混合，15?20分鐘後得到組分均勻的幹 料混合體；然後加入水，乾料混合體與水的重量比為80 :15?20,繼續攪拌混合15?20分 鍾後出料，在室溫條件下硬化28天，後得到該高彎曲強度材料。
[0009] 進一步地，其中，步驟1)的a中得到的複雜無機物料粉碎研磨至80?100微米備 用。
[0010] 進一步地，其中，步驟1)的b中得到的軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和 複雜無機物的重量比為10 :4?6。
[0011] 本發明具有如下有益效果： 本發明材料中摻有粉煤灰，增加本發明材料的漿體的體積，大量的漿體填充了骨料間 的孔隙，包裹並潤滑了骨料顆粒，從而使本發明材料具有更好的粘聚性和可塑性； 本發明材料中的複雜無機物剛度高、硬度高、性能穩定；軟質聚氨酯拉伸強度、彎曲強 度高，伸長率高，柔韌性好；軟質聚氨酯複雜無機物複合體既保持柔韌性，又具有良好的性 能穩定性；硫酸鈣為早強劑，有纖維起增強作用； 本發明在製備中，沒有大量使用稀貴元素，所取原料成本降低；本發明材料製備工藝簡 便、過程簡單，生產的材料具有良好的性能、彎曲強度高，非常便於工業化生產。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】： 圖1為本發明實施例一製備的高彎曲強度材料的組織圖。
[0013]
【具體實施方式】： 以下各實施例中： 以下各實施例中，所用原料如下，其中： 粉煤灰中各成份的重量百分比為：Si :11· 48%?31. 14%，Al :6· 40%?22. 91%，Fe : L 90% ?18. 51%，Ca :0· 30% ?25. 10%，K :0· 22% ?3. 10%，Mg :0· 05% ?L 92%，Ti :0· 40% ? L 80%，S :0· 03% ?4. 75%，Na :0· 05% ?L 40%，P :0· 00% ?0· 90%，Cl :0· 00% ?0· 12%，其餘 為〇。
[0014] 玻璃纖維中各成份的重量百分比為：Fe203 :0.2%?0.6%，Li20:l%?5%， Ti02 :7%?10%，Zr021 ?4%，BeO :6%?9%，MgO :8%?11%，CaO :10%?13%，其餘 Si02。
[0015] 爐漁中各成份的重量百分比為：氧化I丐40?50%,氧化錯2?5%,氧化鎂6?10%, 氧化鐵8?9%，其餘氧化矽。
[0016] 聚氨酯的型號為E-385P ;脲醛樹脂膠粉的牌號為DY1012 ; 玻璃纖維採用HP3786的直徑為10微米，標準纖維長度為4. 5mm。
[0017] 實施例一： 取二氧化矽粉：15(%，粉煤灰：10(%，玻璃纖維 ：4(%，脲醛樹脂膠粉0.6(%、硫酸鈣 0. 2 %，軟質聚氨酯複雜無機物複合體9%，其餘為水泥； 軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物複合體的重量比為9 :10 ; 複雜無機物的化學成分為：氧化鈣3%，氧化鉛1%，爐渣5%，氧化鈉15%，氧化鐠0. 4%，氧 化硼0. 3%,氧化鉀0. 7%,氧化鋅0. 8%,其餘氧化娃。
[0018] 本發明高彎曲強度材料的製備方法，該方法包括以下步驟： 1) 軟質聚氨酯複雜無機物複合體的準備： a. 按照複雜無機物的的化學成分稱量物料，其中各物料的粒度為1?4mm ;將各物料 均勻混合10?15min，將混合後的物料放入加熱爐中的坩堝，加熱到1500?1550度，保溫 10?15鍾後取出坩堝，得到熔融複雜無機物料，將熔融複雜無機物料倒入鋼模具冷卻到室 溫，然後將得到的熔融複雜無機物料粉碎研細，得到複雜無機物料粉體備用； b. 將聚氨酯熱到190?210度得到呈熔融聚氨酯，將上述得到複雜無機物料粉體加 入熔融聚氨酯中並攪拌均勻，然後自然冷卻到室溫得到軟質聚氨酯複雜無機物複合體，再 將軟質聚氨酯複雜無機物複合體放入液氮池中的液氮的上部空間，在-170?-180度保溫 10?15分鐘，然後取出碎化和研磨，至粒徑為100?120微米，備用； 2) 按上述配比將二氧化矽粉、粉煤灰、玻璃纖維、硫酸鈣、脲醛樹脂膠粉、水泥以及上述 研磨後的軟質聚氨酯複雜無機物複合體進行充分混合，15?20分鐘後得到組分均勻的幹 料混合體；然後加入水，乾料混合體與水的重量比為80 :15?20,繼續攪拌混合15?20分 鍾後出料，在室溫條件下硬化28天，後得到該高彎曲強度材料。
[0019] 其中，步驟1)的a中得到的複雜無機物料粉碎研磨至80?100微米備用。
[0020] 其中，步驟1)的b中得到的軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物 複合體的重量比為10 :4?6。
[0021] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0022] 實施例二： 取：二氧化矽粉：22. 1%，粉煤灰：20%，玻璃纖維：8%，脲醛樹脂膠粉0.8%、硫酸鈣 0. 5%，軟質聚氨酯複雜無機物複合體15%，其餘為水泥； 軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物複合體的重量比為7 :10 ; 複雜無機物的化學成分為：氧化鈣8%，氧化鉛3%，爐渣9%，氧化鈉18%，氧化鐠0. 8%，氧 化硼0. 7%,氧化鉀1. 4%,氧化鋅1. 5%,其餘氧化娃。
[0023] 其製備過程中及其它條件同實施例一。
[0024] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0025] 實施例三： 取二氧化矽粉：18 %，粉煤灰：15 %，玻璃纖維：6 %，脲醛樹脂膠粉0. 7 %、硫酸鈣 〇. 4%，軟質聚氨酯複雜無機物複合體11%，其餘為水泥； 軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物複合體的重量比為8 :10 ; 複雜無機物的化學成分為：氧化鈣6%，氧化鉛2%，爐渣7%，氧化鈉17%，氧化鐠0. 6%，氧 化硼0. 5%，氧化鉀I. 1%，氧化鋅1. 2%，其餘氧化娃。
[0026] 其製備過程中及其它條件同實施例一。
[0027] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0028] 實施例四：(成份配比不在本發明設計範圍內） 取二氧化矽粉：12%，粉煤灰：9%，玻璃纖維：3%，脲醛樹脂膠粉0. 4%、硫酸鈣0. 1 %， 軟質聚氨酯複雜無機物複合體8%，其餘為水泥； 軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物複合體的重量比為11 :1〇 ; 複雜無機物的化學成分為：氧化鈣2%，氧化鉛0. 5%，爐渣3%，氧化鈉14%，氧化鐠0. 3%， 氧化硼0. 2%,氧化鉀0. 6%,氧化鋅0. 6%,其餘氧化娃。
[0029] 其製備過程中及其它條件同實施例一。
[0030] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0031] 實施例五：（成份配比不在本發明設計範圍內） 取二氧化矽粉：24 (%，粉煤灰：22(%，玻璃纖維：9(%，脲醛樹脂膠粉0.9 (%、硫酸鈣 〇. 7%，軟質聚氨酯複雜無機物複合體17%，其餘為水泥； 軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物複合體的重量比為5 :10 ; 複雜無機物的化學成分為：氧化鈣10%，氧化鉛4%，爐渣10%，氧化鈉20%，氧化鐠0. 9%， 氧化硼0. 9%,氧化鉀1. 6%,氧化鋅1. 6%,其餘氧化娃。
[0032] 其製備過程中及其它條件同實施例一。
[0033] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0034]表 1
【權利要求】
1. 一種高彎曲強度材料，該材料由以下重量百分比的各成份配製而成： 二氧化矽粉15?22. 1 %，粉煤灰10?20 %，玻璃纖維4?8 %，脲醛樹脂膠粉0· 6? 0. 8%，硫酸鈣0. 2?0. 5%，軟質聚氨酯複雜無機物複合體9?15%，其餘為水泥； 其中，軟質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物的重量比為7?9 :10。
2. 根據權利要求1所述的高彎曲強度材料，其特徵在於：複雜無機物的化學成分為：氧 化鈣3-8%，氧化鉛1-3%，爐渣5-9%，氧化鈉15-18%，氧化鐠0. 4-0. 8%，氧化硼0. 3-0. 7%，氧 化鉀0. 7-1. 4%，氧化鋅0. 8-1. 5%，其餘氧化矽。
3. 根據權利要求2所述的高彎曲強度材料，其特徵在於：二氧化矽粉平均粒徑為0. 5?0. 85毫米；粉煤灰的均粒徑為0. 8?1毫米；軟質聚氨酯複雜無機物複合體平均粒 徑為100?120微米。
4. 權利要求1、2或3所述的高彎曲強度材料的製備方法，該製備方法包括以下步驟： 1) 軟質聚氨酯複雜無機物複合體的準備： a. 按照複雜無機物的的化學成分稱量物料，其中各物料的粒度為1?4mm ;將各物料 均勻混合10?15min，將混合後的物料放入加熱爐中的坩堝，加熱到1500?1550度，保溫 10?15鍾後取出坩堝，得到熔融複雜無機物料，將熔融複雜無機物料倒入鋼模具自然冷卻 到室溫，然後粉碎研細，得到複雜無機物料粉體備用； b. 將聚氨酯熱到190?210度得到呈熔融聚氨酯，將上述得到複雜無機物料粉體加 入熔融聚氨酯中並攪拌均勻，然後自然冷卻到室溫得到軟質聚氨酯複雜無機物複合體，再 將軟質聚氨酯複雜無機物複合體放入液氮池中的液氮的上部空間，在-170?-180度保溫 10?15分鐘，然後取出碎化和研磨，至粒徑為100?120微米，備用； 2) 按上述配比將二氧化矽粉、粉煤灰、玻璃纖維、硫酸鈣、脲醛樹脂膠粉、水泥以及上述 研磨後的軟質聚氨酯複雜無機物複合體進行充分混合，15?20分鐘後得到組分均勻的幹 料混合體；然後加入水，乾料混合體與水的重量比為80 :15?20,繼續攪拌混合15?20分 鍾後出料，在室溫條件下硬化28天，後得到該高彎曲強度材料。
5. 根據權利要求3所述的高彎曲強度材料的製備方法，其中，步驟1)的a中得到的復 雜無機物料粉碎研磨至80?100微米備用。
6. 根據權利要求3所述的高彎曲強度材料的製備方法，其中，步驟1)的b中得到的軟 質聚氨酯複雜無機物複合體中聚氨酯和複雜無機物的重量比為10 :4?6。
【文檔編號】C04B16/04GK104211335SQ201410410915
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2014年8月20日
【發明者】吳紅豔, 趙浩峰, 王玲, 徐小雪, 何曉蕾, 潘子云, 宋超, 曹燕子, 裴李娜, 嚴丹雪, 王冰, 鄭澤昌, 陸陽平, 趙聖哲, 張仕昭, 王易秋, 王賀強, 謝豔春, 龔國慶 申請人:南京信息工程大學