專利名稱：纖維增強無機漿料復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料和材料科學(xué)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種纖維增強無機菜料(Fiber reinforced inorganic paste (FRiP))復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
纖維增強聚合物(Fiber-reinforced polymer (FRP))(也稱為纖維增強塑料)是一種由聚合物基質(zhì)形成的復(fù)合材料，其中聚合物基質(zhì)采用纖維來增強。纖維通常為玻璃纖維、碳、或芳族聚酰胺，而聚合物通常為環(huán)氧樹脂、乙烯酯或聚酯熱固性塑料。纖維增強聚合物常用于航空航天、汽車、船舶和建筑工業(yè)中。在結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中，由于其在建造和修復(fù)方面的潛在優(yōu)勢，在過去二十年纖維增強聚合物成為一種越來越受到關(guān)注的復(fù)合材料。在工業(yè)上，其可用于翻新改造以加強現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，也可在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中從一開始就取代鋼材作為增強材料。在土木工程中翻新改造已成為復(fù)合材料越來越重要的用途，其應(yīng)用包括提高原有結(jié)構(gòu)(例如橋梁)的負(fù)載能力，其中原有結(jié)構(gòu)當(dāng)初設(shè)計時能夠承受的工作負(fù)載遠(yuǎn)低于目前其所承受的工作負(fù)載；抗震加固；以及修復(fù)損壞的結(jié)構(gòu)。由于將有缺陷的結(jié)構(gòu)替換掉的成本遠(yuǎn)高于使用纖維增強聚合物對該結(jié)構(gòu)進行加固的成本，所以在許多情況下都采用的是翻新改造。將纖維增強聚合物應(yīng)用至鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中以改進撓曲性能時，其通常對強度有很大影響，但是在剛度方面卻僅有中等程度的提高。這是因為在這樣的應(yīng)用中，所用的材料的強度通常非常高，但是其剛度不是特別高。小面積的具有高強度但是中等剛度的修復(fù)材料會顯著地提高強度，而非剛度。也可通過將織物或纖維纏繞在需強化的結(jié)構(gòu)部分上，從而應(yīng)用纖維增強聚合物來增強鋼筋混凝土的剪切強度。對結(jié)構(gòu)部分(例如橋梁或建筑物的柱子)進行纏繞也能夠增強該部分的延性，從而極大地提高了在地震載荷下的抗倒塌能力。在地震多發(fā)地區(qū)主要采用這樣的“抗震加固”方式，因為這比其它方法經(jīng)濟得多。人們還在繼續(xù)研究將纖維增強聚合物用于翻新改造、以及將其作為加固用材料或預(yù)應(yīng)力材料來替代鋼材。但是，應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然通常認(rèn)為纖維增強聚合物具有優(yōu)越的性能，但是它在建筑工業(yè)中是一種昂貴的材料。成本是一方面的問題，而長期耐用性也是一方面的問題。雖然相關(guān)機構(gòu)已經(jīng)起草了設(shè)計規(guī)范，但是在工程界，人們對于使用這些代用材料仍存在一些遲疑。在某種程度上，這是由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)，也是由于纖維增強聚合物在高溫下 (適當(dāng)?shù)陀?00°C)的脆性。纖維增強聚合物中最常用的基質(zhì)材料為環(huán)氧樹脂，其在凝固和硬化過程中釋放出令人作嘔的腐蝕性氣味。即使固化后變硬，如果復(fù)合材料的溫度達(dá)到環(huán)氧樹脂的玻璃轉(zhuǎn)換溫度(僅為60°C左右)，環(huán)氧樹脂也能夠發(fā)生軟化。該溫度很容易達(dá)到，例如在炎熱的夏天持續(xù)日曬或直接與涂覆的浙青接觸的情況。當(dāng)達(dá)到聚合物基質(zhì)的玻璃轉(zhuǎn)換溫度時，復(fù)合材料開始失去其硬度和增強性能，并開始顯示出黏彈性，之后其抗拉強度將大幅下降。
因此，當(dāng)天氣炎熱或有火災(zāi)發(fā)生時，任何由纖維增強聚合物所強化的建筑結(jié)構(gòu)都變得對位于該建筑結(jié)構(gòu)中或其附近的人們非常危險。此外，在火災(zāi)中，即使強化的結(jié)構(gòu)尚未受到影響，環(huán)氧樹脂的燃燒也將釋放出有毒氣體。人們已開始研究采用其它材料來替代上述纖維增強聚合物。例如，美國專利 US似65979提供了一種制備纖維增強石膏板的方法，包括首先在氣流中將增強纖維(例如玻璃纖維)與水泥礦物材料(半水合硫酸鈣)共混合，其中二者均為干燥狀態(tài)；將混合物置于移動的孔表面上，利用氣流使其形成板材；以噴霧的方式在混合物中加入足以將半水合硫酸鈣水合為二水合硫酸鈣的水，以使混合物具有足夠的塑性；對板材進行壓縮致密；以及將板材進行固定干燥。在該專利中，采用的基質(zhì)材料為石膏。也有人研究采用氯氧鎂水泥(Magnesium oxychloride cement (MOC))漿料作為基質(zhì)材料。例如，美國專利US5571317提供了一種纖維增強氯氧鎂粘合物，其中采用了短玻璃纖維，其纖維長度為1/16-2英寸；并且在所用的氯氧鎂漿料中(參見實施例l)，MgO粉末的重量為約37. 47盎司(計算方法是表1中MgO+高嶺土總重84盎司)的4/5并假設(shè)純度約為95% )，而四％的MgCl2水溶液的重量為42. 87盎司。因此，MgO/MgCl2的摩爾比值(M)僅為約6. 8。還例如，美國專利申請公開US2010/0136269提供了一種經(jīng)擠出的纖維增強水泥產(chǎn)品及其制備方法，這種產(chǎn)品具有類似木材的性能以及超高的硬度，但不具有結(jié)構(gòu)修復(fù)的功能。雖然其中提到了氯氧鎂水泥，但是卻沒有給出具體配比?；|(zhì)的選擇對最終得到的復(fù)合材料的性能有深遠(yuǎn)的影響。因此，特別需要開發(fā)出一種新的纖維增強無機漿料，其在增強復(fù)合材料中利用優(yōu)化的無機氯氧鎂水泥漿料作為基質(zhì)材料，以取代昂貴的且在高溫下易碎的常規(guī)聚合物。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種纖維增強無機漿料復(fù)合材料及其制備方法。具體而言，本發(fā)明提供(1) 一種纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其包含無機漿料和纖維片。(2)根據(jù)(1)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料包含氧化鎂、氯化鎂以及水，并且所述氧化鎂和所述氯化鎂的摩爾比值為9-15，所述水和所述氯化鎂的摩爾比值為10-20。(3)根據(jù)( 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含磷酸二氫鉀，并且所述的磷酸二氫鉀的含量為所述氧化鎂的重量的0. 15%至1. 5%。(4)根據(jù)( 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含流變改性劑，并且所述的流變改性劑的含量為所述氧化鎂的重量的0. 5%至1. 5%。(5)根據(jù)(4)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的流變改性劑選自 甲基纖維素或聚丙烯酰胺。(6)根據(jù)( 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含其含量為所述氧化鎂的重量的0%至15%的偏高齡土。(7)根據(jù)(6)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的偏高齡土的含量為所述氧化鎂的重量的至10%。(8)根據(jù)( 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含其含量為所述氧化鎂的重量的0%至10%的沸石。(9)根據(jù)(8)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的沸石的含量為所述氧化鎂的重量的1<%至5%。(10)根據(jù)( 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含其含量為所述氧化鎂的重量的0%至10%的白堊。(11)根據(jù)(10)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的白堊的含量為所述氧化鎂的重量的1<%至5%。(12)根據(jù)(1)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述纖維片是以連續(xù)的方式嵌入在由所述無機漿料形成的基質(zhì)中的，從而形成纖維片嵌入層。(13)根據(jù)(1 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的纖維片嵌入層的數(shù)目為1至5。(14)根據(jù)(1 所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的纖維片選自碳纖維片、玄武巖纖維片、或玻璃纖維片。(15)根據(jù)(1)-(14)中任一項所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述纖維片為經(jīng)過表面處理的纖維片。(16)根據(jù)(15)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的經(jīng)過表面處理的纖維片是在表面處理液中浸泡處理過的纖維片，所述表面處理液選自0.1-10重量％的硅烷溶液、20-50重量％的硫酸溶液或50-100重量％的丙酮溶液。(17)根據(jù)(16)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述表面處理液為 50-100重量％的丙酮溶液。(18)根據(jù)(17)所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述表面處理液為99. 5
重量％的丙酮溶液。(19) 一種制造根據(jù)(1)-(18)中任一項所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料的方法。(20)根據(jù)(19)所述的方法，其包括采用濕法敷涂層工藝制備所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料。(21)根據(jù)00)所述的方法，其中所述的濕法敷涂層工藝的步驟為1)在一個平滑的表面上均勻地涂覆無機漿料；2)在所涂覆的無機漿料上鋪設(shè)一層纖維片，再次在所述纖維片的表面上均勻地涂覆無機漿料；3)任選地重復(fù)所述步驟2、1-4次。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下有益效果與采用常規(guī)的聚合物環(huán)氧樹脂基質(zhì)(其將在玻璃轉(zhuǎn)換溫度60°C左右發(fā)生軟化，并在高溫下釋放有毒氣體)的纖維增強聚合物相比，本發(fā)明在最新開發(fā)的纖維增強無機漿料體系中，用氯氧鎂水泥取代聚合物基質(zhì)，并在其中嵌入長纖維片，從而形成新的復(fù)合材料。 本發(fā)明中采用的無機氯氧鎂水泥漿料在高溫、紫外線照射、化學(xué)腐蝕、以及機械性磨損等條件下更耐用。本發(fā)明的另一個顯著優(yōu)點是纖維增強無機漿料復(fù)合材料的耐火性得到增強。在某些功能上，本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料可達(dá)到常規(guī)的纖維增強聚合物體系的效果；因此在工業(yè)中使用本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料不僅能夠用于翻新改造以加強現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，也可在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中從一開始就取代鋼材作為增強材料。進一步而言，與普通的硅酸鹽水泥相比，本發(fā)明中采用的氯氧鎂水泥具有眾多的優(yōu)勢。它的耐火性高、導(dǎo)熱率低、抗磨性好；并且不受油、油脂、油漆影響。它可適用于各種團聚物(包括碎石、沙、大理石粉、木材顆粒、以及膨脹粘土)中，用量也可以較大。與普通水泥的高堿性相比，本發(fā)明中采用的氯氧鎂水泥的低堿性可使其適合與玻璃纖維一起使用， 從而防止纖維的老化問題。通過優(yōu)化所選的礦物和化學(xué)摻混物，能夠使本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料實現(xiàn)大范圍的物理強度和性能，使其適用于廣泛的用途和環(huán)境條件。從而，本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料是一種更安全、經(jīng)濟可靠以及環(huán)境友好型的新的替代性增強復(fù)合材料。


圖1為空氣固化7天后的不同混合物的強度的圖；圖2為代表性混合物的強度發(fā)展的圖；圖3為MgO-MgCl2-H2O三元體系的相圖，其中(a)為室溫的等溫截圖；(b)為(a)的放大圖，其中所選的混合物的標(biāo)記分別是:a. M07/H10 ；b. M07/H12 ；c. M07/H14 ；d. M07/H16 ； e. M09/H12 ；f. M09/H16 ；g. M11/H12 ；h. M13/H12 ； .Μ13/Η14 ； j.M13/H16 ；以及 k. M17/H16 ；圖4分別示出混合物(a)M07/H10 (對應(yīng)于圖3中的點a)、(b)M07/H12 (對應(yīng)于圖 3中的點b)、以及(c)M09/H12(對應(yīng)于圖3中的點e)的X-射線衍射譜圖；圖5分別示出混合物(a)Mll/H12(對應(yīng)于圖3中的點g)、(b)M13/H12 (對應(yīng)于圖 3中的點h)、(c)M13/H14(對應(yīng)于圖3中的點i)、以及(d)M13/H16 (對應(yīng)于圖3中的點j) 的X-射線衍射譜圖；圖6為相5的束針狀結(jié)晶的交錯的微觀結(jié)構(gòu)圖；圖7為拉伸試驗的試驗裝置圖，其中陰影區(qū)為夾鉗的結(jié)合部位(gripping lay-up)，并且圖中所示的各數(shù)值表示相應(yīng)部分的尺寸(mm)；圖8為具有4層單向碳片的FRiP樣品的拉伸強度的圖；圖9為FRiP復(fù)合材料的纖維細(xì)絲在硬化的MOC基質(zhì)中的分布圖；圖10為在纖維細(xì)絲之間生長的MOC結(jié)晶相的形態(tài)圖；圖11為FRiP的耐火性試驗的溫度示意圖；圖12為持續(xù)暴露于高溫后的FRiP樣品的拉伸強度的圖，其中(a)FRiP_025表示處于25°C (沒有持續(xù)暴露于高溫)的FRiP樣品，(b)FRiP_100表示暴露于100°C后的FRiP 樣品，(c)FRiP_200表示暴露于200°C后的FRiP樣品，(d)FRiP_300表示暴露于300°C后的 FRiP樣品；圖13為彎曲試驗的試驗裝置圖，陰影區(qū)為FRiP復(fù)合材料，其中P/2表示施加荷載的一半(根據(jù)四點彎曲試驗而設(shè))，并且圖中所示的各數(shù)值表示相應(yīng)部分的尺寸(mm)；圖14為通過FRiP復(fù)合材料加固的混凝土梁的撓曲強度圖，其中(a)FRiP_025表示處于25°C (沒有持續(xù)暴露于高溫)的FRiP樣品，(b)FRiP_100表示暴露于100°C后的 FRiP樣品，(c)FRiP_200表示暴露于200°C后的FRiP樣品，(d)FRiP_300表示暴露于300°C后的FRiP樣品；圖15為單剪試驗的試驗裝置圖，其中陰影區(qū)為FRiP復(fù)合材料，并且圖中所示的各數(shù)值表示相應(yīng)部分的尺寸(mm)；圖16為FRiP復(fù)合材料在無筋混凝土上的單剪試驗的試驗結(jié)果圖，其中(a)FRiP_ AcT表示其纖維經(jīng)丙酮溶液處理的FRiP樣品，(b) FRiP_Silane表示其纖維經(jīng)硅烷溶液處理的FRiP樣品，(c)FRiP_SuL表示其纖維經(jīng)硫酸溶液處理的FRiP樣品，(d)FRiP表示其纖維未經(jīng)表面處理的FRiP樣品；圖17為鋼筋混凝土梁的彎曲試驗的試驗裝置圖，其中陰影區(qū)為FRiP復(fù)合材料，其中ΡΛ表示施加荷載的一半，2T8表示兩根直徑為8mm的鋼筋，2T10表示兩根直徑為IOmm 的鋼筋，并且圖中所示的各數(shù)值表示相應(yīng)部分的尺寸(mm)；圖18為通過FRiP復(fù)合材料加固的鋼筋混凝土梁的撓曲強度圖，其中(a)RC_ FRiP_AcT表示其上設(shè)置有纖維經(jīng)丙酮溶液處理的FRiP樣品的RC梁；(b) RC_FRiP表示其上設(shè)置有纖維未經(jīng)表面處理的FRiP樣品的RC梁；(C)Plain RC表示其上沒有設(shè)置FRiP樣品的RC梁；圖19為含有不同添加劑的氯氧鎂基質(zhì)的耐水性試驗結(jié)果圖。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
的描述并參照附圖對本發(fā)明作進一步說明，但這并非是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進，但是只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本文中所述的氯氧鎂水泥具有廣泛的應(yīng)用(例如作為結(jié)構(gòu)修復(fù)材料)，并因而引發(fā)了眾多的研究興趣。作為化學(xué)結(jié)合型無機材料，氯氧鎂水泥(也稱為索雷爾鎂質(zhì)水泥) 是一種非水硬性水泥。它是通過將粉末狀輕燒氧化鎂與氯化鎂的濃縮液混合而形成的。 氯氧鎂水泥的凝固和硬化是在溶液反應(yīng)中發(fā)生的。在三元氯氧鎂體系中四個主結(jié)晶相為 2Mg (OH)2 · MgCl2 · 4H20(相 2)、3Mg (OH)2 · MgCl2 · 8H20(相 3)、5Mg (OH)2 · MgCl2 · 8H20(相 5)、和9Mg (OH) 2 · MgCl2 · 5H20 (相9)。其中，相3和相5可于室溫下存在，而相2和相9僅在溫度高于100°C下才能穩(wěn)定存在。其它可能的反應(yīng)產(chǎn)物為氫氧化鎂或水鎂石(Mg(OH)2) 的二元相。氯氧鎂的結(jié)晶良好的針狀相5為軸-管狀晶須。由這些晶須的交互生長造成的機械聯(lián)鎖與密集的微觀結(jié)構(gòu)為氯氧鎂水泥的強度發(fā)展的主要來源。因此，氯氧鎂水泥的機械性能很大程度上依賴于相構(gòu)造，其次為原材料的適當(dāng)比例。本發(fā)明中采用的氯氧鎂水泥中，優(yōu)選的是，氧化鎂和氯化鎂的摩爾比值為9-15，更優(yōu)選為10-14，進一步優(yōu)選為11-13 ；優(yōu)選的是，水和氯化鎂的摩爾比值為10-20，更優(yōu)選為 12-18，進一步優(yōu)選為12-14。更進一步優(yōu)選的是，氧化鎂和氯化鎂的摩爾比值為13，且水和氯化鎂的摩爾比值為12。本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料中可含有磷酸二氫鉀，其具有提高MOC耐水性的作用。優(yōu)選的是，磷酸二氫鉀的含量為氧化鎂的重量的0. 15% -1. 5%，更優(yōu)選為氧化鎂的重量的0. 5% -1. 2%，進一步優(yōu)選為氧化鎂的重量的1%。本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料中可含有流變改性劑。優(yōu)選的是，流變改性劑的含量為氧化鎂的重量的0. 5%至1. 5 %，更優(yōu)選為氧化鎂的重量的0. 8% -1. 2%，進一
8步優(yōu)選為氧化鎂的重量的1 %。流變改性劑優(yōu)選為甲基纖維素或聚丙烯酰胺，更優(yōu)選為聚丙烯酰胺。本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料中可任選地含有偏高齡土(metakaolin)、沸石(zeolite)和/或白堊(chalk)，這些礦物材料可提高MOC的耐久性。優(yōu)選的是，偏高齡土的含量為氧化鎂的重量的0%至15%，更優(yōu)選為氧化鎂的重量的-10%。優(yōu)選的是， 沸石的含量為氧化鎂的重量的0%至10%，更優(yōu)選為氧化鎂的重量的-5%。優(yōu)選的是， 白堊的含量為氧化鎂的重量的0%至10%，更優(yōu)選為氧化鎂的重量的-5%。優(yōu)選的是， 本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料中含有偏高齡土、沸石和白堊的混合物。在本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料中，纖維片可以是以連續(xù)的方式嵌入在由所述無機漿料形成的基質(zhì)中的，從而形成纖維片嵌入層。纖維片嵌入層的數(shù)目優(yōu)選為1至 5層(例如為1、2、3、4、5層)，更優(yōu)選為2至4層。本發(fā)明中采用的纖維片可選自碳纖維片、玄武巖纖維片、或玻璃纖維片。優(yōu)選的是，本發(fā)明中采用的纖維片是經(jīng)過表面處理的纖維片，更優(yōu)選為在表面處理液中浸泡處理過的纖維片，表面處理液可選自0. 1-10重量％的硅烷溶液、20-50重量％ 的硫酸溶液或50-100重量％的丙酮溶液。表面處理液優(yōu)選為50-100重量％的丙酮溶液， 進一步優(yōu)選為99. 5重量％的丙酮溶液。具體而言本發(fā)明中采用的纖維片可經(jīng)如下三種表面處理方式中的任意一種方式處理(I)在70士5°C下將纖維片在濃度為0. 1-10重量％的硅烷溶液中浸泡適當(dāng)時間； 例如在70°C下將纖維片在0. 5重量％的硅烷溶液中浸泡2小時；(II)在25士5°C下將纖維片在濃度為20_50重量％的硫酸溶液中浸泡適當(dāng)時間； 例如在室溫下將纖維片在40重量％的硫酸溶液中浸泡M小時；(III)在25士5°C下將纖維片在濃度為50-100重量％的丙酮溶液中浸泡適當(dāng)時間；例如在室溫下將纖維片在99. 5重量％的丙酮溶液中浸泡M小時。優(yōu)選的是，在室溫下將纖維片在99. 5重量％的丙酮溶液中浸泡M小時。在進行上述處理后，可以用水對纖維片進行清洗，并緩慢加熱至70°C 士5°C直至干燥，備用。對本發(fā)明中采用的纖維片的類型沒有特別限制，只要其適用于本發(fā)明即可。纖維片可以是(例如)單向長纖維片。其密度優(yōu)選為150-250g/m2，更優(yōu)選為180_220g/m2 ；其厚度優(yōu)選為0. 1-0. 2mm，更優(yōu)選為0. 13-0. 18mm?？梢圆捎脻穹ǚ笸繉庸に囍苽渌龅睦w維增強無機漿料復(fù)合材料。濕法敷涂層工藝的步驟通常為首先在一個平滑的表面涂上適量的無機漿料，然后鋪上第一層的纖維片， 再在纖維片之上涂上適量的無機漿料，把無機漿料均勻的分布在纖維片的表面，可以用滾筒把多余的空氣排走，這樣就完成一層纖維片的鋪設(shè)。如果需要鋪設(shè)多層纖維片，可用上述相同的方法繼續(xù)鋪設(shè)其余的纖維片。以下通過具體例子進一步解釋或說明本發(fā)明內(nèi)容，但這些例子不應(yīng)被理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。原材料纖維增強無機漿料復(fù)合材料的原材料為氧化鎂、氯化鎂、水、和長碳纖維。本研究中所用的氧化鎂為純度為96%的煅燒氧化鎂粉末(得自位于中國山東省濟南市的濟南魯東耐火材料有限公司)。所用的氯化鎂為純度為98%的六水合物(MgCl2 ·6Η20)晶體(得自位于香港的Kindling Ind. Material有限公司)。通過X-射線熒光光譜儀(JE0L JSX-3201Z)分析得到的MgO粉末的化學(xué)成分和六水合鎂的化學(xué)成分分別見表1和表2。首先將氯化鎂六水合物溶解在水中，然后與氧化鎂粉末混合形成氯氧鎂水泥漿料。本研究中所用的單向長碳纖維片的密度為200g/m2，抗拉強度為4，200MPa，彈性模量為235GPa，以及厚度為 0. Ilmm(得自 Advanced Structures and Materials Ltd. H. K.公司)。表1氧化鎂粉末的化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其包含無機漿料和纖維片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料包含氧化鎂、氯化鎂以及水，并且所述氧化鎂和所述氯化鎂的摩爾比值為9-15，所述水和所述氯化鎂的摩爾比值為10-20。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含磷酸二氫鉀，并且所述的磷酸二氫鉀的含量為所述氧化鎂的重量的0. 15%至1. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含流變改性劑，并且所述的流變改性劑的含量為所述氧化鎂的重量的0. 5%至1. 5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的流變改性劑選自 甲基纖維素或聚丙烯酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含其含量為所述氧化鎂的重量的0%至15%的偏高齡土。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的偏高齡土的含量為所述氧化鎂的重量的至10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含其含量為所述氧化鎂的重量的0%至10%的沸石。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的沸石的含量為所述氧化鎂的重量的1<%至5%。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的無機漿料還包含其含量為所述氧化鎂的重量的0%至10%的白堊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的白堊的含量為所述氧化鎂的重量的1<%至5%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述纖維片是以連續(xù)的方式嵌入在由所述無機漿料形成的基質(zhì)中的，從而形成纖維片嵌入層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的纖維片嵌入層的數(shù)目為1至5。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的纖維片選自碳纖維片、玄武巖纖維片、或玻璃纖維片。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述纖維片為經(jīng)過表面處理的纖維片。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述的經(jīng)過表面處理的纖維片是在表面處理液中浸泡處理過的纖維片，所述表面處理液選自0.1-10重量％的硅烷溶液、20-50重量％的硫酸溶液或50-100重量％的丙酮溶液。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述表面處理液為 50-100重量％的丙酮溶液。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料，其中，所述表面處理液為 99. 5重量％的丙酮溶液。
19.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料的方法。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其包括采用濕法敷涂層工藝制備所述的纖維增強無機漿料復(fù)合材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的濕法敷涂層工藝的步驟為1)在一個平滑的表面上均勻地涂覆無機漿料；2)在所涂覆的無機漿料上鋪設(shè)一層纖維片，再次在所述纖維片的表面上均勻地涂覆無機漿料；3)任選地重復(fù)所述步驟t)1-4次。
全文摘要
本發(fā)明提供一種纖維增強無機漿料復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料包含無機漿料和纖維片，其中無機漿料包含氯氧鎂水泥，以及可任選的添加劑。本發(fā)明的纖維增強無機漿料復(fù)合材料是一種更安全、經(jīng)濟可靠以及環(huán)境友好型的新的替代性增強復(fù)合材料。
文檔編號C04B28/32GK102367208SQ201110180900
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者周頌剛, 李宗津 申請人:香港科技大學(xué)