一種二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用。將無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑、可溶性堿金屬硅酸鹽和/或改性堿金屬硅酸鹽、二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物、水分別按一定比例混合均勻后，室溫下在模具中壓制成型，成型后此膠凝材料將很快凝結(jié)成為具有相當(dāng)強(qiáng)度的固體。本發(fā)明制備的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料有良好的防水、阻燃、節(jié)能、防霉防潮的功能，該超分子膠凝材料可作為節(jié)能環(huán)保建筑材料、防水材料、防火材料和防霉防潮材料應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于無(wú)機(jī)功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]超分子膠凝材料中，由有機(jī)分子、有機(jī)無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)高分子構(gòu)筑的超分子材料在防火、抗老化、防水等方面顯示出不足之處。采用本發(fā)明技術(shù)膠凝快、不需烘烤、成本低、無(wú)排放、無(wú)污染、用水少。二氧化硅基復(fù)合物參與調(diào)控構(gòu)筑的無(wú)機(jī)粉體和/或生物質(zhì)粉膠凝材料具有很好的防水、防火、防霉、防潮性能，可用于新型節(jié)能環(huán)保建筑材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種低成本多功能二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用。該方法條件溫和，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)品可用于節(jié)能環(huán)保建筑材料、防水材料、防火材料、防霉防潮材料。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0005]一種二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其原料包括以下成分:
[0006](i)無(wú)機(jī)粉體和 /或植物屑，所述無(wú)機(jī)粉體選自無(wú)機(jī)礦物質(zhì)粉體或工業(yè)無(wú)機(jī)廢棄物粉體；和
[0007](ii)可溶性堿金屬硅酸鹽和/或改性堿金屬硅酸鹽；
[0008]和
[0009](iii) 二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物，所述金屬硼復(fù)合氧化物選自堿土金屬硼復(fù)合氧化物、過(guò)渡金屬硼復(fù)合氧化物、堿土金屬-過(guò)渡金屬硼復(fù)合氧化物；
[0010]其中，可溶性堿金屬硅酸鹽和/或改性堿金屬硅酸鹽的總質(zhì)量為無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.2~5倍；二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物的質(zhì)量是無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.005~0.5倍。
[0011]所述的無(wú)機(jī)粉體為礦渣、粉煤灰、珍珠巖、石英粉中的一種或幾種；所述的植物屑為稻殼屑、稻桿屑、木屑中的一種或幾種。
[0012]所述可溶性堿金屬娃酸鹽為Na20.mSi02或K20.mSi02, m為正數(shù)，優(yōu)選為Na20.3Si02O
[0013]所述擔(dān)載的方式為復(fù)合擔(dān)載或混合擔(dān)載。本發(fā)明界定復(fù)合擔(dān)載是通過(guò)化學(xué)作用結(jié)合在一起，混合擔(dān)載指物理混合結(jié)合在一起，且混合擔(dān)載中二氧化娃與被擔(dān)載物，堿土金屬硼復(fù)合氧化物、過(guò)渡金屬硼復(fù)合氧化物、堿土金屬-過(guò)渡金屬硼復(fù)合氧化物，可以處于分離狀態(tài)，即二氧化硅與被擔(dān)載物可以分離存在于制備過(guò)程中。
[0014]所述二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物為4Zn0.B2O3.3Si02.H2O,Mg0.3Β203 *4Si02.2H20、Ca0.3Β203 *4Si02.2H20、2Ca0.3B203 *4Si02.2Η20、4Ζη0.B2O3.Η20、2Ba0.3B203.5Si02.H2O 中的一種或幾種。
[0015]所述改性堿金屬娃酸鹽為含烷氧基的堿金屬娃酸鹽，優(yōu)選為CH3CH2CH20.Na20.2Si02、CH30.K20.2Si02、CH3CH2CH20.Na20.3Si02、3CH30.Na20.2Si02中的一種或幾種。
[0016]一種制備上述二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料的方法:將原料和水混合均勻，室溫下在模具中壓制成型，即可凝結(jié)成固體超分子膠凝材料；其中，可溶性堿金屬硅酸鹽及其水溶液的質(zhì)量為無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.2~5倍；二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物是無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.005~0.5倍；水的用量<原料質(zhì)量的5倍。
[0017]上述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料作為節(jié)能環(huán)保建筑材料、防水材料、防火材料和防霉防潮材料的應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0019]采用本發(fā)明膠凝快、不需烘烤、成本低、無(wú)排放、無(wú)污染、用水少，成型后0.5小時(shí)后可固化，室溫成型I~3天之后類超分子膠凝材料顯示很好的強(qiáng)度。

【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]礦渣600g, Na20.3Si021 20g,4Zn0.B2O3.3Si02.H203g,水 400g,混合均勻后形成膠凝材料，在室溫下壓制成型，脫模，I天后，固體膠凝材料強(qiáng)度達(dá)到IMPa，防火難燃燒Al級(jí)，吸水率小于5%。
[0022]實(shí)施例2
[0023]稻殼屑100g, CH30.K20.2Si02100g, Mg0.3B203.4Si02.2H2050g,水 300g,混合均勻后形成膠凝材料，在室溫下壓制成型，脫模，I天后，固體膠凝材料強(qiáng)度達(dá)到2MPa，吸水率小于4%。
[0024]實(shí)施例3
[0025]粉煤灰600g,木屑 360g, CH3CH2CH20.Na20.2Si024800g,Ca0.3B203.4Si02.2H20480g，水50g，混合均勻后形成膠凝材料，脫模，3天后，固體膠凝材料強(qiáng)度達(dá)到5MPa，吸水率小于4%，防火A級(jí)。
[0026]實(shí)施例4
[0027]石英粉500g，Na20.3Si021500g, 4Zn0.B2O3.H20125g,水 50g，混合均勻后形成膠凝材料，在室溫下壓制成型，脫模，I天后，固體膠凝材料強(qiáng)度達(dá)到3MPa，防火難燃燒Al級(jí)，吸水率小于5%。
[0028]實(shí)施例5
[0029]粉煤灰600g,秸桿屑 360g,珍珠巖 100g, CH3CH2CH20.Na20.3Si02900g,2Ca0.3B203.4Si02.2H20110g，水100g，混合均勻后形成膠凝材料，脫模，I天后，固體膠凝材料強(qiáng)度達(dá)到3MPa，吸水率小于6%，防火A級(jí)。
[0030]實(shí)施例6
[0031]粉煤灰200g,木屑 360g，3CH30.Na20.2Si02680g, 2Ba0.3B203.5Si02.H2040g,水100g，混合均勻后形成膠凝材料，脫模，3天后，固體膠凝材料強(qiáng)度達(dá)到2MPa，吸水率小于5%，防火A級(jí)。
【權(quán)利要求】
1.一種二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于，其原料包括以下成分: (i)無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑，所述無(wú)機(jī)粉體選自無(wú)機(jī)礦物質(zhì)粉體或工業(yè)無(wú)機(jī)廢棄物粉體；和 (ii)可溶性堿金屬硅酸鹽和/或改性堿金屬硅酸鹽； 和 (iii)二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物，所述金屬硼復(fù)合氧化物選自堿土金屬硼復(fù)合氧化物、過(guò)渡金屬硼復(fù)合氧化物、堿土金屬-過(guò)渡金屬硼復(fù)合氧化物； 其中，可溶性堿金屬硅酸鹽和/或改性堿金屬硅酸鹽的總質(zhì)量為無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.2~5倍；二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物的質(zhì)量是無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.005~0.5倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述的無(wú)機(jī)粉體為礦渣、粉煤灰、珍珠巖、石英粉中的一種或幾種；所述的植物屑為稻殼屑、秸桿屑、木屑中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述可溶性堿金屬娃酸鹽為Na20.mSi02或K20.mSi02, m為正數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述可溶性堿金屬硅酸鹽為Na20.3Si02。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述改性堿金屬硅酸鹽為含烷氧基的堿金屬硅酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述含烷氧基的堿金屬硅酸鹽為 CH3CH2CH20.Na2O *2Si02,CH30.K20.2Si02、CH3CH2CH20.Na20.3Si02、3CHS0.Na20.2Si02中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述擔(dān)載的方式為復(fù)合擔(dān)載或混合擔(dān)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料，其特征在于:所述二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物為4Zn0.B2O3.3Si02.H2O, Mg0.3B203.4Si02.2H20、CaO *3B203 * 4Si02.2H20、2Ca0.3B203.4Si02.2Η20、4Ζη0.B2O3.H20、2Ba0.3B203.5Si02.H2O中的一種或幾種。
9.一種制備權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料的方法:將原料和水混合均勻，室溫下在模具中壓制成型，即可凝結(jié)成固體超分子膠凝材料；其中，可溶性堿金屬硅酸鹽和/或改性堿金屬硅酸鹽的總質(zhì)量為無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.2~5倍，二氧化硅擔(dān)載的金屬硼復(fù)合氧化物的質(zhì)量是無(wú)機(jī)粉體和/或植物屑總質(zhì)量的0.005~0.5倍，水的用量<原料質(zhì)量的5倍。
10.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的二氧化硅基復(fù)合物超分子膠凝材料作為節(jié)能環(huán)保建筑材料、防水材料、防火材料和防霉防潮材料的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C04B14/06GK104177056SQ201410446081
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】袁良杰, 李朗, 田迪, 韓暢, 袁荃 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)