專利名稱：一種以煤矸石和納米級無機硅樹脂制造輕質(zhì)保溫材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以煤矸石為骨料，以合成納米級無機硅樹脂為膠粘劑，以動物多肽蛋白膠、植物粘多糖和表面活性劑為復合發(fā)泡劑，制造輕質(zhì)建筑保溫材料的方法。
背景技術(shù)：
我國是世界產(chǎn)煤大國，年產(chǎn)煤30多億噸。在煤的開采生產(chǎn)過程中，伴生總煤量 30-50 %的煤矸石，各個煤礦造出的許多煤矸石山，不僅占據(jù)了寶貴的土地資源，且不斷地污染大氣和地下水源。煤矸石的綜合利用，多年來一直是國家環(huán)境治理和能源生產(chǎn)的重大課題，目前主要開發(fā)用于制作建筑水泥和磚體材料，以及公路、坑道、土壤等的地基填料，但總消耗不到三分之一的煤矸石存量，而且由于生產(chǎn)制作費用和運輸費用較高，其經(jīng)濟利用效益都較低，急需研究和開發(fā)煤矸石綜合利用中高附加值新產(chǎn)品的制造方法。
在建筑行業(yè)中，根據(jù)國家環(huán)保節(jié)能和消防安全的要求，所有建筑物的外墻應使用高溫不燃的無機保溫材料，以盡快取代目前廣泛使用的極易燃燒引發(fā)火災和高毒性的聚苯乙烯、聚氨酯等有機發(fā)泡保溫材料。在市售無機保溫材料中目前主要有發(fā)泡水泥、加氣粉煤灰磚、多空?；⒅椤⑻栈⒅?、泡沫玻璃、膨化珍珠巖、膨化蛭石等產(chǎn)品，這些品種只占目前整個市場保溫材料很少的部分。主要原因是這些產(chǎn)品制造大多需破碎、研磨并需在 1000 1350°C高溫燒結(jié)，耗費很大的能源；膨化珍珠巖、蛭石等產(chǎn)品原料來源不多；其中常溫下固化發(fā)泡水的泥型材容重仍顯太重，一般在400kg/m3以上，產(chǎn)品制作后的“成熟時間” 長達數(shù)十天，其產(chǎn)品的強度仍不能滿足建筑應用性能的需要，且建筑施工操作也有諸多不便。直接用煤矸石作骨料，制造輕質(zhì)發(fā)泡保溫材料，尚未見工業(yè)規(guī)模成果報道。
煤矸石的化學成分隨不同的煤礦來源有很多差異。主要區(qū)分為高鋁質(zhì)、粘土質(zhì)和砂巖質(zhì)的硅酸鹽三大類，本發(fā)明提供的納米級無機硅樹脂膠粘劑，可和煤矸石骨料發(fā)生化學結(jié)合，生成難溶性的Al、狗、Ca、Mg鹽，形成煤矸石粉的泡壁材料和粉體的粘結(jié)劑，與本發(fā)明提供的動物多肽蛋白膠、植物粘多糖和表面活性劑的復合發(fā)泡劑，使煤矸石粉發(fā)泡并在常溫下快速固化，或較低的溫度500 800°C下燒結(jié)固化成型，制成輕質(zhì)、不燃和高強度的無機建筑墻體保溫材料。
發(fā)明詳述
本發(fā)明提供一種以納米級硅樹脂膠作為煤矸石粉的泡壁支撐材料和粉體的粘接劑，以動物多肽蛋白膠、植物粘多糖和表面活性劑組成的復合發(fā)泡劑，使煤矸石粉形成穩(wěn)定的微空多泡體，在常溫下固化或在較低的溫度450 700°C下燒結(jié)固化成型，由此制造出輕質(zhì)、不燃、高強度無機建筑保溫和降噪材料。
1.本發(fā)明一方面的內(nèi)容是合成了多種納米級無機硅樹脂溶膠，作為煤矸石粉泡壁的支撐材料和粘接劑，其化學結(jié)構(gòu)通式如下所示
權(quán)利要求
1.一種以煤矸石做骨料制備建筑輕體保溫墻體材料的方法，其特征是以本發(fā)明合成的納米級無機硅樹脂作泡壁支撐材料和粉體粘接劑，以動物多肽蛋白膠和植物粘多糖作和表面活性劑作復合發(fā)泡劑，使煤矸石粉或粉煤灰等其它粉體，高度分散成微孔多泡體，在室溫下快速固化，或在較低的溫度下燒結(jié)固化，制成多空、輕體、不燃的建筑無機保溫材料。
2.按照權(quán)利1要求所述方法，作為煤矸石粉泡壁支撐材料和粉體粘接劑的無機硅樹脂 ⑴的合成方法，其特征在于取100份模數(shù)2. 5 2. 8的工業(yè)硅酸鹽(Na，K，Li的鹽，優(yōu)選硅酸鈉)水溶液，加入50 100份水，在室溫強力攪拌下，把10 30份5 10%無機酸水溶液催化劑以噴霧或細流的方法緩慢加入，控制反應速度，使在溶液中局部瞬間出現(xiàn)的乳白色膠體能迅速消失為佳；反應完成后的制成納米級無機硅樹脂(I)。
3.按照權(quán)利1要求所述方法，其合成納米級無機硅樹脂(I)特征在于外觀為微有乳白色的粘稠液體，質(zhì)量標準特征摩爾比控制如下=M2O SiO2 = (3 5) (25 29)；聚合度m = 10 20 ；含固量20 25%，用于制作多空輕質(zhì)建筑保溫材料的常溫固化劑。
4.按照權(quán)利1要求所述其合成另一種硅樹脂(II)膠的方法，特征在于取50份模數(shù) 2. 6 2. 8的硅酸鈉水溶液，30 50份水，加5 10份氟硅酸鈉，攪拌均勻生成納米級無機硅樹脂溶膠(II)，作煤矸石粉體骨料的泡壁支撐材料和粉體粘接劑，可加快制作多空輕質(zhì)建筑保溫材料的常溫下的固化速度。
5.按照權(quán)利1要求所述要求合成另一種無機硅樹脂(III)的方法，其特征在于取50份模數(shù)3. 5 3. 7的固體硅酸鈉，加5 10%鈉玻璃粉，加10份明礬，磨細混勻成固體無機硅樹脂粘接劑(III)，較低溫度燒結(jié)固化，作為粉體骨料的泡壁支撐材料和粘接劑，制作多空輕質(zhì)建筑保溫材料。
6.按照權(quán)利1要求所述合成復合發(fā)泡劑的方法，其特征在于精選動物蛋白膠粉為30 40份，20 30份的松香酸鈉，10 20份的海藻膠，3 5份的12烷基硫酸鈉，0. 5 1. 5 份烷基酰胺(優(yōu)選尼納兒)，加60份水，加熱溶解，攪拌均勻而成。產(chǎn)品的主要性能指標 產(chǎn)品外觀為棕黃色液體，pH 7 8 ；固含量30 40% ；相對密度 1. 0 ；凝固點< -10°C ； 產(chǎn)品發(fā)泡能力強，1公斤發(fā)泡劑的發(fā)泡量300 500L ；泡沫穩(wěn)定性好，一般> 4h穩(wěn)定不變。 產(chǎn)品外觀為棕黃色液體，可把煤矸石粉體發(fā)泡制成穩(wěn)定的高度分散微孔體。
7.按照權(quán)利1要求所述制作煤矸石發(fā)泡方法，其特征在于將60份煤矸石骨料粉，加約 20 30份無機硅樹脂粘接劑(II)，30 50份水攪拌，制成均勻的骨料漿體，加入本發(fā)明權(quán)利要求5的發(fā)泡劑，按發(fā)泡劑骨料漿=1 100 300重量比例加入發(fā)泡，攪拌均勻后在模具中澆注成板型材，在室溫快速固化即成無機輕質(zhì)保溫材料。
8.按照權(quán)利1要求所述制作煤矸石發(fā)泡方法方法，其特征在于將60份煤矸石骨料粉， 加約20 30份無機硅樹脂粘接劑(III)，30 50份水攪拌，制成均勻的骨料漿體，按發(fā)泡劑骨料漿=1 100 300比例加入本發(fā)明權(quán)利要求5的發(fā)泡劑，攪拌均勻后在不同規(guī)格的模具中澆注成板材型，在500 800°C燒結(jié)固化，優(yōu)選500-600°C，即成無機輕質(zhì)保溫墻體板材。
9.按照權(quán)利1要求所述制作煤矸石發(fā)泡墻體材料制作方法，其特征在于將60份煤矸石骨料粉，加約20 30份無機硅樹脂粘接劑(III)，30 50份水攪拌，制成均勻的骨料漿體，在較低溫度500 800°C霧化一次發(fā)泡，優(yōu)選450-600°C，燒結(jié)固化成?；蛱召|(zhì)微球； 再取60份這種一次發(fā)泡的多空微球，加10 20份粘接劑(I)，預攪拌制成均勻的骨料漿體，按發(fā)泡劑骨料漿體=1 100 300比例加入本發(fā)明權(quán)利要求5的發(fā)泡劑，作二次發(fā)泡，攪拌均勻后即刻澆注在不同規(guī)格的模具中成板材型，在室溫下快速固化，即成容重更輕質(zhì)的建筑保溫材料。
10.按照權(quán)利1所述要求制作煤矸石發(fā)泡方法，其特征在于把煤矸石粉磨成粒度直徑為0. 1 2. Omm的骨料，優(yōu)選0. 3 1. 0mm。
11.按照權(quán)利1所述制作輕質(zhì)煤矸石保溫材料的方法，其特征是用本發(fā)明的(I)號膠粘劑在成型的板材表面噴施或浸泡一次，可進增強板材的機械強度。
12.按照權(quán)利1所述高溫燒結(jié)制作輕質(zhì)發(fā)泡建筑墻體方法，其特征在于控制燒結(jié)溫度在 500 800°C固化，優(yōu)選 500-600"C。
13.按照權(quán)利1所述制作輕質(zhì)發(fā)泡建筑墻體方法，其特征是選用的骨料粉可用粉煤灰、 高嶺土、爐灰、沙石、火山灰、硅藻土，以及各種經(jīng)過預發(fā)泡處理的多空玻化微球、多空陶化微珠，膨化珍珠巖、膨化蛭石、泡沫玻璃等，把它們制成粒度直徑為0. 1 2. Omm和不同配比的微粉混合物，取代或部分取代煤矸石粉作骨料，制作無機不燃的輕質(zhì)保溫墻體材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種為煤矸石粉或粉煤灰等粉體材料作骨料，以合成納米級硅樹脂化合物作粉體泡壁支撐材料和粘接劑，以動物多肽蛋白膠、植物粘多糖為發(fā)泡劑，使煤矸石粉等形成穩(wěn)定的微空多泡體，在常溫或500～800℃燒結(jié)固化，由此制造輕質(zhì)、不燃、高強度的無機保溫降噪建筑墻體材料。
文檔編號C04B38/02GK102503523SQ201110294769
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者王敬尊, 王霆 申請人:王敬尊, 王霆