一種地質(zhì)聚合物的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地質(zhì)聚合物的合成方法，取偏高嶺土加入失效磷酸基拋光液混合后進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后即得產(chǎn)品。其中，所用的失效磷酸基拋光液為偏高嶺土重量的70～75%，所述失效磷酸基拋光液包含以下重要組分：65～75%磷酸、8～12%硫酸、2～5%硝酸。本發(fā)明激發(fā)劑為酸性，可避免所合成地質(zhì)聚合物產(chǎn)生“堿骨料反應(yīng)”，所合成產(chǎn)品性能好，質(zhì)量優(yōu)；進一步的以失效磷酸基拋光液作為合成地質(zhì)聚合物的激發(fā)劑，實現(xiàn)了廢棄物再利用，不僅保護環(huán)境，而且明顯降低了生產(chǎn)地質(zhì)聚合物材料的成本；并且該發(fā)明易于操作，工藝流程簡潔。
【專利說明】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)是近年來國際上研究非常活躍的非金屬材料之一。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)聚合物具有強度高、硬化快、耐酸堿腐蝕等優(yōu)于普通硅酸鹽水泥的獨特性能，同時具有材料豐富、價格低廉、節(jié)約能源等優(yōu)點引起了國內(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)嚴重的。目前研究的地聚物材料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)聚合物的研究很少，有少量相關(guān)文獻顯示，有人以高濃度鹽酸或者硫酸作為激發(fā)劑與礦渣進行反應(yīng)，制成地質(zhì)聚合物。鹽酸、硫酸都是強酸，價格較貴，從而使得制作成本高，而且高濃度酸在操作時不安全，對于工業(yè)生產(chǎn)是不利的。
[0004]拋光液是招材加工過程中用于招材表面拋光和生成氧化膜的液體，一般由一種或幾種強酸、中強酸混合而成。拋光液經(jīng)多次使用后，其液體中的鋁等金屬離子逐漸累積，最終失去拋光和氧化作用，稱之為失效。磷酸基拋光液一般是由80%磷酸、15%硫酸和5%硝酸混合而成，失效磷酸基拋光液約含有70%磷酸、10%硫酸、3%硝酸、10%的水以及其他雜質(zhì)。以往在鋁材加工企業(yè)中，對失效拋光液的處理一般以添加石灰中和酸后排放，耗資巨大，不僅浪費了資源，而且嚴重污染了環(huán)境。
[0005]如何提高所合成地質(zhì)聚合物的質(zhì)量，節(jié)約成本，實現(xiàn)工業(yè)、環(huán)境共同進步是本領(lǐng)域面臨的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，發(fā)明一種地質(zhì)聚合物的合成方法，該方法用失效磷酸基拋光液作為激發(fā)劑，與偏高嶺土合成地質(zhì)聚合物，所合成產(chǎn)品性能好，質(zhì)量優(yōu)。利用失效磷酸基拋光液還能變廢為寶，減少污染，所需成本較低。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0008] 一種地質(zhì)聚合物的合成方法，主要技術(shù)方案為:取偏高嶺土加入失效磷酸基拋光液混合后進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后即得產(chǎn)品。[0009]優(yōu)選的是，所述失效磷酸基拋光液用量為偏高嶺土重量的70~75%。
[0010]優(yōu)選的是，所述失效磷酸基拋光液包含以下重要組分:65~75%磷酸、8~12%硫酸、2~5%硝酸。
[0011]優(yōu)選的是，所述反應(yīng)的反應(yīng)條件為在30~80°C下反應(yīng)2~6天。
[0012]優(yōu)選的是，反應(yīng)結(jié)束后將所得物養(yǎng)護28天以上。
[0013]優(yōu)選的是，所述的養(yǎng)護為將反應(yīng)結(jié)束后所得物質(zhì)放入密封袋中置于室溫環(huán)境中。
[0014]優(yōu)選的是，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。
[0015]優(yōu)選的是，偏高領(lǐng)土與失效磷酸基拋光液混合后再加入加偏高嶺土重量1.5~3%的水進行反應(yīng)。
[0016]優(yōu)選的是，偏高嶺土與失效磷酸基拋光液攪拌均勻后注入模具，反應(yīng)結(jié)束后再脫模。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]本發(fā)明以失效磷酸基拋光液作為合成地質(zhì)聚合物的激發(fā)劑，其內(nèi)含有的磷酸以及硫酸參與溶膠-凝膠反應(yīng)，與鋁氧四面體和硅氧四面體生成三維空間結(jié)構(gòu)，形成性能好、質(zhì)量優(yōu)、高強度地質(zhì)聚合物材料；該激發(fā)劑顯酸性，可避免合成地質(zhì)聚合物材料產(chǎn)生“堿骨料反應(yīng)”，使得所合成產(chǎn)品抗壓強度好；使用失效磷酸基拋光液作為激發(fā)劑實現(xiàn)了廢棄物再利用，不僅保護環(huán)境，而且明顯降低了生產(chǎn)地聚物材料的成本；進一步的反應(yīng)結(jié)束后隨養(yǎng)護時間延長，所的產(chǎn)品抗壓強度也會隨·之提高從而使所制得地質(zhì)聚合物質(zhì)性能更好，質(zhì)量更優(yōu)；而且該發(fā)明易于操作，工藝流程簡潔。
【具體實施方式】
[0019]以下參照【具體實施方式】來進一步描述本發(fā)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施，本發(fā)明保護范圍并不受制于本發(fā)明的實施方式。失效磷酸基拋光液含有65~75%磷酸、8~12%硫酸、2~5%硝酸、5~15%的水以及其他雜質(zhì)。本發(fā)明實施例中所用失效磷酸基拋光液皆為廣西越洋化工實業(yè)集團提供，該集團所用磷酸基拋光液可于市場上購買，該磷酸基拋光液主要成分為:85%的磷酸，15%的硫酸，5%的硝酸，經(jīng)多次使用后，液體中的鋁等金屬離子逐漸累積，最終失去拋光和氧化作用，即是失效磷酸基拋光液。
[0020]實施例1
[0021]將2000g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至400°C并保持2h，冷卻后得到偏高嶺土。稱取1000g的偏高嶺土，加入700g含65%磷酸、12%硫酸、2%硝酸的失效磷酸基拋光液和15g的去離子水，攪拌均勻后注入模具，保持溫度為30°C進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為6天，反應(yīng)結(jié)束后進行脫模，此時測得其抗壓強度約為20MPa，將脫模后物質(zhì)放于密封袋中置于室溫環(huán)境中，28天后取出，再次測量所制得地質(zhì)聚合物為抗壓強度達49MPa的高強度合成地聚物材料。實施例2
[0022]將2500g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至650°C并保持1.5h，冷卻后得到偏高嶺土。稱取1200g的偏高嶺土，加入870g含75%磷酸、8%硫酸、5%硝酸的失效磷酸基拋光液和27g的去離子水，攪拌均勻后注入模具，保持溫度為55°C進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為4天，反應(yīng)結(jié)束后進行脫模，此時測得其抗壓強度約為25MPa，將脫模后物質(zhì)放于密封袋中置于室溫環(huán)境中，35天后取出，再次測量所制得地質(zhì)聚合物為抗壓強度達51MPa的高強度合成地聚物材料。實施例3
[0023]將2000g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至800°C并保持lh，冷卻后得到偏高嶺土。稱取1000g的偏高嶺土，加入700g含70%磷酸、10%硫酸、3%硝酸、的失效磷酸基拋光液和20g的去離子水，攪拌均勻后注入模具，保持溫度為60°C進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為5天，反應(yīng)結(jié)束后進行脫模，此時測得其抗壓強度約為24MPa，將脫模后物質(zhì)放于密封袋中置于室溫環(huán)境中，30天后取出，再次測量所制得地質(zhì)聚合物為抗壓強度達55MPa的高強度合成地聚物材料。實施例4
[0024]將2500g的高嶺土放入馬弗爐中加熱至600°C并保持lh，冷卻后得到偏高嶺土。稱取1000g的偏高嶺土，加入860g含70%磷酸、10%硫酸、3%硝酸的失效磷酸基拋光液，攪拌均勻后注入模具，保持溫度為60°C進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為3天，反應(yīng)結(jié)束后進行脫模，此時測得其抗壓強度約為20MPa，將脫模后物質(zhì)放于密封袋中置于室溫環(huán)境中，30天后取出，再次測量所制得地質(zhì)聚合物為抗壓強度達45MPa的高強度合成地聚物材料。
[0025]實施例5
[0026]將3000g的高 嶺土放入馬弗爐中加熱至900°C并保持0.5h，冷卻后得到偏高嶺土。稱取1600g的偏高嶺土，加入1200g含72%磷酸、11%硫酸、3%硝酸的失效磷酸基拋光液和48g的去離子水，攪拌均勻后注入模具，保持溫度為80°C進行反應(yīng)，反應(yīng)時間為2天，反應(yīng)結(jié)束后進行脫模，此時測得其抗壓強度約為30MPa，將脫模后物質(zhì)放于密封袋中置于室溫環(huán)境中，45天后取出，再次測量所制得地質(zhì)聚合物為抗壓強度達60MPa的高強度合成地聚物材料。而且，隨養(yǎng)護時間延長，抗壓強度也有所提高。
[0027]本發(fā)明以失效磷酸基拋光液作為激發(fā)劑，不僅因其含有豐富鋁離子，而且其中所含磷酸和硫酸也參與溶膠-凝膠反應(yīng)，與鋁氧四面體和硅氧四面體生成三維空間結(jié)構(gòu)，從而形成高強度地聚物材料。最主要是可避免所合成地質(zhì)聚合物產(chǎn)生“堿骨料反應(yīng)”，所合成產(chǎn)品抗壓強度好，而且隨養(yǎng)護時間延長，抗壓強度也會隨之提高，從而使所制得地質(zhì)聚合物質(zhì)量優(yōu)；進一步的以失效磷酸基拋光液作為合成地質(zhì)聚合物的激發(fā)劑，實現(xiàn)了廢棄物再利用，不僅保護環(huán)境，而且明顯降低了生產(chǎn)地質(zhì)聚合物材料的成本；由上述實施例可知本發(fā)明易于操作，工藝流程簡潔。
【權(quán)利要求】
1.一種地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:取偏高嶺土加入失效磷酸基拋光液混合后進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后即得產(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:所述失效磷酸基拋光液用量為偏高嶺土重量的70~75%。
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:所述失效磷酸基拋光液包含以下重要組分:65~75%磷酸、8~12%硫酸、2~5%硝酸。
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:所述反應(yīng)的反應(yīng)條件為在30~80°C下反應(yīng)2~6天。
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:反應(yīng)結(jié)束后將所得物養(yǎng)護28天以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述地質(zhì)聚合物的合成方法，其特征在于:所述的養(yǎng)護為將反應(yīng)結(jié)束后所得物質(zhì)放入密封袋中置于室溫環(huán)境中。
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。
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:偏高領(lǐng)土與失效磷酸基拋光液混合后再加入偏高嶺土重量1.5~3%的水進行反應(yīng)。
9.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:偏高嶺土與失效磷酸基拋光液攪拌均勻后注入模具，反`應(yīng)結(jié)束后再脫模。
【文檔編號】C04B7/36GK103864322SQ201410022076
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】郭昌明, 劉夢怡, 黎鉉海 申請人:廣西大學(xué)