一種地質(zhì)聚合物的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機(jī)聚合材料的合成方法，特別涉及一種地質(zhì)聚合物的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地質(zhì)聚合物(Geopolymer)是近年來國際上研宄非?；钴S的非金屬材料之一。它是以粘土、工業(yè)廢渣或礦渣為主要原料，堿或酸為激發(fā)劑，經(jīng)適當(dāng)?shù)墓に囂幚?，在較低溫度條件下通過化學(xué)反應(yīng)得到的一類新型無機(jī)聚合物材料。該材料是近年來新發(fā)展起來的、有可能在許多場(chǎng)合代替水泥，并有著比水泥更優(yōu)異性能的新型材料。地質(zhì)聚合物具有強(qiáng)度高、硬化快、耐酸堿腐蝕等優(yōu)于普通硅酸鹽水泥的獨(dú)特性能，同時(shí)具有材料豐富、價(jià)格低廉、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)引起了國內(nèi)外材料專家的極大興趣。
[0003]著名理論堿骨料反應(yīng)也叫堿硅反應(yīng)，是指混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂的現(xiàn)象。堿骨料反應(yīng)給混凝土工程帶來的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。目前研宄的地聚物材料95%以上都是由堿作為激發(fā)劑聚合而成。以堿性物質(zhì)激發(fā)合成地質(zhì)聚合物材料成本較高，且堿性激發(fā)劑的存在易使合成材料產(chǎn)生“堿骨料反應(yīng)”，導(dǎo)致合成材料開裂和強(qiáng)度下降。酸激發(fā)合成的地聚物材料具有良好的抗壓和抗化學(xué)腐蝕性等性能，可作建筑材料、管道、絕緣材料等。但目前以酸作為激發(fā)劑合成地質(zhì)聚合物的研宄很少，有少量相關(guān)文獻(xiàn)顯示，有人以高濃度鹽酸或者硫酸作為激發(fā)劑與礦渣進(jìn)行反應(yīng)，制成地質(zhì)聚合物。鹽酸、硫酸都是強(qiáng)酸，價(jià)格較貴，從而使得制作成本高，而且高濃度酸在操作時(shí)不安全，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)是不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)上述提出的技術(shù)問題，發(fā)明一種地質(zhì)聚合物的合成方法，該方法以硫酸作為激發(fā)劑，以失效硫酸基拋光液為輔助劑，與偏高嶺土合成地質(zhì)聚合物，使所合成的地質(zhì)聚合物抗壓強(qiáng)度好，質(zhì)量優(yōu)。最主要的是，以硫酸為激發(fā)劑所合成地質(zhì)聚合物的過程中，模型干的較快，縮短了合成所需時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0006]一種地質(zhì)聚合物的合成方法，主要技術(shù)方案為:將激發(fā)劑硫酸和作為輔助劑的失效硫酸基拋光液加入偏高嶺土中，混合攪拌，注入模具中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，即得產(chǎn)品。
[0007]其中，所述硫酸的用量為偏高嶺土質(zhì)量的0.6?1.0倍。
[0008]其中，所述失效硫酸基拋光液的用量為偏高嶺土質(zhì)量的0.5?1.1倍。
[0009]其中，所述的硫酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸。
[0010]其中，所述失效硫酸基拋光液中鋁的含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.3%。
[0011]其中，所述反應(yīng)的反應(yīng)條件為在溫度為30?90°C下反應(yīng)4?48h。
[0012]其中，所述的養(yǎng)護(hù)為將反應(yīng)結(jié)束后所得物質(zhì)放入密封袋中置于40?80°C環(huán)境中3?10天。
[0013]其中，所述的偏高嶺土為將高嶺土加熱至400?900°C并保持0.5?2h，冷卻后制得。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明的硫酸作為合成地質(zhì)聚合物的激發(fā)劑，失效硫酸基拋光液為輔助劑。硫酸為強(qiáng)酸，能與偏高嶺土中的活性硅、鋁發(fā)生解聚一一凝聚反應(yīng)，失效硫酸基拋光液中的鋁能明顯促進(jìn)解聚一一凝聚反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)合成地質(zhì)聚合物時(shí)，形成具有S1dP AlO4四面體隨機(jī)分布的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，堿金屬或堿土金屬離子分布于網(wǎng)絡(luò)孔隙之間以平衡電價(jià)，形成性能好、質(zhì)量優(yōu)、高強(qiáng)度地質(zhì)聚合物材料；而且本發(fā)明以硫酸作為主激發(fā)劑，失效硫酸基拋光液為輔助劑，有效減少了水的用量，地質(zhì)聚合物干的比較快，大大縮短了地質(zhì)聚合物生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；本發(fā)明易于操作，工藝流程簡潔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下參照【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步描述本發(fā)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施，本發(fā)明保護(hù)范圍并不受制于本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明硫酸為市售分析純(ART)，失效拋光液由廣西南寧市南南鋁業(yè)集團(tuán)公司提供。
[0017]實(shí)施例1
[0018]將10g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至800°C并保溫lh，冷卻后得到偏高嶺土。稱取30g的偏高嶺土，加入20g輔助劑失效硫酸基拋光液(失效硫酸基拋光液中鋁的含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.3%)，然后加入18g激發(fā)劑98%濃硫酸，攪拌均勻后注入模具，振蕩以排出反應(yīng)物中的空氣，放入80°C恒溫箱中反應(yīng)，保持溫度為80°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)結(jié)束后脫模，測(cè)得樣品抗壓強(qiáng)度為19MPa。將樣品放入密封塑料袋中，在80°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)10天，此時(shí)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度達(dá)到為36MPa的高強(qiáng)度合成地聚物材料。實(shí)施例2
[0019]將10g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至900°C并保溫0.5h，冷卻后得到偏高嶺土。稱取30g的偏高嶺土，加入15g輔助劑失效硫酸基拋光液(失效硫酸基拋光液中鋁的含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.3% )，然后加入30g激發(fā)劑98%濃硫酸，攪拌均勻后注入模具，振蕩以排出反應(yīng)物中的空氣，放入30°C恒溫箱中反應(yīng)，保持溫度為30°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為48h，反應(yīng)結(jié)束后脫模，測(cè)得樣品抗壓強(qiáng)度為16MPa。將樣品放入密封塑料袋中，在40°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)10天，再次測(cè)其抗壓強(qiáng)度，此時(shí)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為26.5MPa的高強(qiáng)度合成地聚物材料。
[0020]實(shí)施例3
[0021]將10g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至750°C并保持2h，冷卻后得到偏高嶺土。稱取30g的偏高嶺土，加入33g輔助劑失效硫酸基拋光液(失效硫酸基拋光液中鋁的含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.3%)，然后加入24g激發(fā)劑98%濃硫酸，攪拌均勻后注入模具，振蕩以排出反應(yīng)物中的空氣，放入60°C恒溫箱中反應(yīng)，保持溫度為60°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為10h，反應(yīng)結(jié)束后脫模，測(cè)得樣品抗壓強(qiáng)度為28.2MPa。將樣品放入塑料密封袋中，在60°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)5天，再次測(cè)其抗壓強(qiáng)度，此時(shí)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為42.9MPa的高強(qiáng)度合成地聚物材料。
[0022]實(shí)施例4
[0023]將10g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至800°C并保持1.5h，冷卻后得到偏高嶺土。稱取30g的偏高嶺土，加入33g輔助劑失效硫酸基拋光液(失效硫酸基拋光液中鋁的含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.3 %)，然后加入24g激發(fā)劑98 %濃硫酸，攪拌均勻后注入模具，振蕩以排出反應(yīng)物中的空氣，放入90°C恒溫箱中反應(yīng)，保持溫度為90°C進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4h，反應(yīng)結(jié)束后脫模，測(cè)得樣品抗壓強(qiáng)度為29.0MPa0將樣品放入塑料密封袋中，在55°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)8天，再次測(cè)其抗壓強(qiáng)度，此時(shí)測(cè)得其抗壓強(qiáng)度為45.6MPa的高強(qiáng)度合成地聚物材料。
[0024]本發(fā)明的硫酸作為合成地質(zhì)聚合物的激發(fā)劑，失效硫酸基拋光液為輔助劑。硫酸為強(qiáng)酸，能與偏高嶺土中的活性硅、鋁發(fā)生解聚一一凝聚反應(yīng)，失效硫酸基拋光液中的鋁能明顯促進(jìn)解聚一一凝聚反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)合成地質(zhì)聚合物時(shí)，形成具有S1dP AlO4四面體隨機(jī)分布的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，堿金屬或堿土金屬離子分布于網(wǎng)絡(luò)孔隙之間以平衡電價(jià)，形成性能好、質(zhì)量優(yōu)、高強(qiáng)度地質(zhì)聚合物材料；而且本發(fā)明以硫酸作為主激發(fā)劑，失效硫酸基拋光液為輔助劑，有效減少了水的用量，地質(zhì)聚合物干的比較快，大大縮短了地質(zhì)聚合物生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；本發(fā)明易于操作，工藝流程簡潔。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:將硫酸和失效硫酸基拋光液加入偏高嶺土中，混合攪拌，注入模具中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述硫酸的用量為偏高嶺土質(zhì)量的0.6?1.0倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述失效硫酸基拋光液的用量為偏高嶺土質(zhì)量的0.5?1.1倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述的硫酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述失效硫酸基拋光液中鋁的含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0.3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述反應(yīng)的反應(yīng)條件為在溫度為30?90°C下反應(yīng)4?48h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述的養(yǎng)護(hù)為將反應(yīng)結(jié)束后所得物質(zhì)放入密封袋中置于40?80°C環(huán)境中5?10天。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述的偏高嶺土為將高嶺土加熱至400?900°C并保持0.5?2h，冷卻后制得。
【專利摘要】一種地質(zhì)聚合物的合成方法，主要技術(shù)方案為：將激發(fā)劑硫酸和作為輔助劑的失效硫酸基拋光液加入偏高嶺土中，混合攪拌，注入模具中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，即得產(chǎn)品。本發(fā)明以硫酸作為主激發(fā)劑，失效硫酸基拋光液為輔助劑，有效減少了水的用量，地質(zhì)聚合物干的比較快，大大縮短了地質(zhì)聚合物生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；本發(fā)明易于操作，工藝流程簡潔。
【IPC分類】C04B28-00
【公開號(hào)】CN104556876
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410852078
【發(fā)明人】郭昌明, 黎鉉海, 吳君
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日