專利名稱：含硅物質(zhì)的制備方法以及由此制備的物質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機材料以及基于填料，溶膠氧化物，聚硅酸鹽和染色劑(需要時)的組成。
許多材料在膠體化學尤其是溶膠凝膠技術中是已知的。由該材料可解決完全特殊的問題。中心問題是可由液態(tài)組份生產(chǎn)固態(tài)的本身交聯(lián)的材料。在通常的分散劑，如溶膠中分散相是可以相對自由移動的，而在凝膠中則不行，因為顆粒彼此網(wǎng)狀地相互結(jié)合，因而很難相互移動。溶膠凝膠法的要點是游離分散相和交聯(lián)分散相之間的轉(zhuǎn)變。一般，溶膠轉(zhuǎn)變成凝膠材料是不可逆的，分散的固態(tài)成份呈網(wǎng)狀或蜂巢狀分散在分散劑中，通常是水中，為了獲得固態(tài)交聯(lián)的材料，可加熱分散劑。
難點是除去分散劑，最終將凝膠轉(zhuǎn)變成所述材料。但是人們很希望無須這么做，就是將分散劑盡可能地包含在材料中。有利的是這應該沒有附加的工藝步驟即可實現(xiàn)，完全無須使用能耗極大的步驟如燃燒，煅燒等等。
本文提出的無機改性氧化物(發(fā)明者簡稱為AMOXIDE)的制造方法用來在低溫如室溫下制備堅硬、交聯(lián)、分層、透明的或結(jié)晶發(fā)光的多組份半成品或材料，這進一步有益地豐富了本領域的現(xiàn)有技術。
權(quán)利要求限定的本發(fā)明在于如何獲得可進一步加工成材料的半成品。人們能由此得到有多種用途的無機材料，可以大批量地生產(chǎn)該材料。
本發(fā)明的主導思想是，不僅在分散劑中交聯(lián)固態(tài)分散相，而且使用固態(tài)分散相作為超級基質(zhì)(Ubermatrix)，以嵌入大顆粒，最終分散劑化學凝固在該材料中。但是添加如此過剩的凝固劑，使粗產(chǎn)物可與后來添加的分散劑一起轉(zhuǎn)變成所需的材料。結(jié)果得到可貯存但總是仍舊能反應的中間產(chǎn)物，它與分散劑(通常是水)混合，反應完成后得到最終產(chǎn)物。
為此，由填料狀的大顆粒和溶膠氧化物，聚硅酸鹽(交聯(lián)物質(zhì))和用來形成超級基質(zhì)的緩沖劑配制基質(zhì)主體并處理。此外，該基質(zhì)主體是具染色性的，所以能獲得較大的性質(zhì)改變。這種改變是通過將變性混合物加入到基體中實現(xiàn)的。按下述兩個工藝步驟將針對所要求的目的而改性的基體轉(zhuǎn)變成所要求的半成品。水化和均衡工藝步驟及隨后的凝固和穩(wěn)定工藝步驟。在隨后的一段時間內(nèi)，使仍具反應性的半成品反應成最終的材料，方法是向半成品中加入分散劑，發(fā)生最終反應。反應是低溫(150℃以下，絕大多數(shù)情況下甚至在100℃以下)下進行。
下面將借助于第一個定性基本實例更詳細地討論其原理，然后借助于一個定量基本實例使其原理可重復實現(xiàn)，接著按上述分類討論適于制造這種材料的物質(zhì)，最后介紹幾個由實驗得出的實例。
定性基本實例組份A(填料部分)包括填料如玻璃砂(碎玻璃)，在某些情況下與韌性纖維(碳纖維，Kevlar，石棉，玻璃纖維等)混合。根據(jù)所要制備的材料，這些顆?？纱罂尚。擃w粒應明顯地(多倍地)超過對于基質(zhì)所使用的分散劑的膠體粒子限度。
組份B(反應部分)包括一種單一或與溶膠氧化物如硅溶膠，鋁溶膠，鈦溶膠，鋯溶膠等混合的酸，其中溶膠的氧化物含量應盡可能高。為了形成反應產(chǎn)物，加入固態(tài)酸如硼酸。濃的原磷酸用作酸性反應介質(zhì)，并將部分未溶膠化的氧化物如硅氧化物(熱解的硅酸、氣相二氧化硅)加入到硅溶膠中，以提高溶膠氧化物含量。此外，溶膠化(Aufsolierung)起凝膠抑制劑作用(為了更好地貯存)。在所有情況下，均可向組份B中加入染料或顏料(組份B′)，尤其是包括兩種組份的染料或顏料，一種組分在這里加入，另一種組份在組份V中加入。
組份C(緩沖劑部分)溶膠氧化物與聚硅酸鹽例如以1∶1比率組成的混合物，與作為解聚劑的1%金屬氧化物(Al，Ti，Zr等)混合。這里也試圖進行一種溶膠化(Aufsolierung)。聚硅酸鹽是一種起強堿作用的組份。
為了進一步改性最終產(chǎn)物，將填料(組份A)，反應部分(組份B)和緩沖劑部分(組份C)形成基質(zhì)主體(ABC)。添加到該基體中的一種變性混合物的制備方法如下組分V(變性部分)由一種或多種以下提出的預混合物制備。該混合物包含金屬鹽形式的染色劑，如鋁鹽，鐵鹽，銅鹽，鉻鹽等。這些物質(zhì)或者通過加入基體中的變性混合物加入，或者通過組份B加入。
預混料V1如用作溶膠氧化物的物質(zhì)如硅酸鉀、三硅酸鉀和如Al、Si、Ti、Zr與硼酸的金屬氧化物。也包括氫氧化物，特別是氫氧化鋯，氫氧化鈣或水泥(與硼酸)。
預混料V2將另一種溶膠氧化物與磷酸和硼酸的混合物混合，溶膠氧化物如鋯、鋁、鈦、硅的溶膠氧化物(或者確切地說，將兩種或三種這種氧化物(變性)分開混合的混合物)。
變性混合物將兩種預混料V1和V2混合制備組份V和(必要時，還可加入一種固態(tài)酸如硼酸)加入氫氧化物如鋯氫氧化物，鈣氫氧化物等，本發(fā)明中如氫氧化鋯，并且充分地混合，很好地均化。得到無色、淡色或有色混合物，為了達到上述目的，向基體中加入該混合物。制備改性混合物視填料而定。
下文將3種組份A，B，C相互混合成一種基體，并用組份V改性基體的形成用組份B或B′完全潤濕組份A，以得到濕砂子狀的稠度(在添加時，為了得到著色組份B′，應注意停留時間，使之產(chǎn)生著色或者說化學反應。在B中沒有酸添加物，就不會產(chǎn)生著色反應)。在必要的停留時間之后，保持得到的濕砂稠度，加入組份C。將組份C倒入“濕砂”中并充分地混合。為了避免形成結(jié)塊，可使混合物通過篩子。類似地，保持濕粉末的稠度，但使之傾向于膠凝，形成超基質(zhì)，而且是松散的，應盡可能快地進一步處理。
基體的改性將所得到的基體(濕的、松散的)與改性混合物混合，形成幾乎干燥的粉末。在改性混合物中，各組份已由分散劑粘接。為了粉碎可能有的結(jié)塊使混合物均勻。首先使所得到的粉末過篩。使所得到的混合物靜置約1～5小時/n。隨著分散劑的粘接(水合時間，水化)，粉末越來越干燥。所得到的干燥粉末狀混合物(具有各種顆粒大小)還不能貯存，應該在可利用的一段時間內(nèi)繼續(xù)處理。還必須繼續(xù)促進并最終完成分散劑的進入。
水化和均衡用水化劑(原始物質(zhì))如硅酸鹽“涂沫”(水化)改性的基體。充分地混合混合物，這時該混合物可感受到較熱。在混合時繼續(xù)澆入聚硅酸鹽和溶膠氧化物(均衡)。繼續(xù)進行混合直到得到干粉末。在澆入溶膠氧化物和聚硅酸鹽時熱度增加。硅酸鹽(可能)起水結(jié)合劑(水化)作用。在該操作過程之后形成干燥的粉末，便還不是能貯存的粉末。
凝固和穩(wěn)定作用本發(fā)明的目的是制備一種具有反應性且穩(wěn)定的產(chǎn)物。下一步進入穩(wěn)定階段。繼續(xù)處理如此制備的粉末。這時干燥的粉末包含過剩的結(jié)合水，繼續(xù)添加硅酸鹽使之水化。在混合硅酸鹽時再一次產(chǎn)生熱，粉末的潤濕增加，變得粘糊糊的。在再一次轉(zhuǎn)變成干粉末狀的稠度之前，添加氫氧化的(凝固的，盡可能催化的)物質(zhì)如Ca，Al，Mg，Zr等的氫氧化物，并且用力攪拌直到得到相同的顆粒。由此得到帶有剩余水化劑的穩(wěn)定的反應性最終產(chǎn)物，它在以后的一個步驟中，可通過添加分散劑而轉(zhuǎn)變成相應的材料。如果想得到該材料，當然也可以在這里進行最后的步驟。但是這里的意義在于，可加水攪拌該半成品顆粒，可以任何方式使用，然后在室溫下將其硬化成層或塊或壓延板。
定量的基本實例組份A300g玻璃砂(碎玻璃)，在某些情況下帶有韌性纖維(碳纖維、Kevlar、石棉、玻璃纖維等)。
組份B將25g的混合物[100g硅溶膠(如取自Bayer-Leverkusen的Levasol200/40%)或溶膠氧化物如氧化硅溶膠，氧化鋁溶膠，(市場上買不到的氧化鈦溶膠，氧化鋯溶膠)的混合物，這里，硅溶膠(氧化硅溶膠)的硅含量優(yōu)選50%或更高]，與5g濃的原磷酸與硼酸(比率為100∶30g)混合。為了緩沖加入硼酸，部分起加速溶膠凝作用。也可以使用其它緩沖劑如氧化鋁、氧化鋯(Degussa)或者其它氧化物。不添加硼酸，膠凝就會滯后。
組份C25g溶膠氧化物(此處，硅溶膠40%，硅溶膠50%時混合物會沉淀)與聚硅酸鋰(Van Baerle，Munchenstein BL，Schweiz)以1∶1的比率的混合物，(另外，可加入0.5～1%的一種氧化物(Al,Ti,Zr等)作為解聚劑)。
預混料V1將100g硅酸鉀或三硅酸鉀和5g氧化鋁，10g硼酸(或者氫氧化鋯(MEL Magnesium Electrode Ltd,Manchester GB)，氫氧化鈣)彼此混合，在某些情況下，加入無機顏料(類晶石，天青石(如Van Baerle等)或者鋁、鐵、銅、鉻、鈷、錳等的金屬鹽的顏料添加物。
預混料V2將原磷酸混合物(比率為100∶5g)中50g硅溶膠50%與硼酸(比率為100∶30g)混合。
組份V將兩種預混料V1和V2混合，完全干燥，再次(充分的)混合，使之很好的均勻化，加入10～20g碳酸鹽如碳酸鈣，碳酸鋯(MEL)等(或氫氧化物如氫氧化鈣，氫氧化鋯等)，并再次很好地混合。
下面是將3種組份A，B，C混合成基體用組份B或B′(25g)完全潤濕組份A(300g)，得到一種濕砂狀的稠度(對B′注意停留時間，使其產(chǎn)生染色或者說化學反應。在B中沒有酸添加物就不分產(chǎn)生著色反應)。在必要的停留時間之后，保持得到的濕砂稠度，加入組份C(25g)。將組份C倒入“濕砂”中，并充分地混合。為了避免形成結(jié)塊，可使混合物通過篩子。類似地，保持濕粉末的稠度，但使之傾向于膠凝，而且是松散的并應繼續(xù)處理。
將得到的350gA，B，C(濕的，松散的)的混合物與組份V(80g干粉末)混合，由此得到幾乎干燥的粉末。在某些情況下，為了粉碎結(jié)塊，使混合物均勻，首先篩所得到的粉末。使所得到的430g混合物靜置約1～5小時/n。粉末變得越來越干燥(水結(jié)合時間，水化)。得到的干燥粉末狀混合物(具有各種顆粒大小)還不能貯存，還就在可利用的時間內(nèi)繼續(xù)處理。
將430g上述制備的混合物與20g硅酸鈉(粉末狀)混合并“反應”。這些是通過充分混合而發(fā)生的，這時可感覺到混合物變熱。在混合時連續(xù)加入50g溶膠氧化物-聚硅酸鹽(聚硅酸鋰)(比率為3∶1)(均衡劑)。繼續(xù)進行混合直到得到干燥的粉末。在添加溶膠氧化物時熱量增加。硅酸鹽(可能)用作水結(jié)合劑(水化)。在該操作過程之后，得到500g干燥的粉末。為了獲得松散的顆粒，在處理前，將獲得的混合料通過篩子篩選。
按下述方式將獲得的500g混合物繼續(xù)處理。該干燥的粉末包含結(jié)合水，通過再添加20g硅酸鹽使其進一步水化。在混合硅酸鹽時產(chǎn)生熱，粉末變得潤濕并且粘糊糊的。在將粉末再次干燥使之轉(zhuǎn)變成粉末狀稠度之前，添加50～60g羥基化物質(zhì)如氫氧化物和/或碳酸鹽，確切地說為Ca，Al，Mg，Zr等的碳酸氫鹽或羥基化物質(zhì)與水泥的結(jié)合物，并用力攪拌，直到得到一致的顆粒。得到約600g的最終產(chǎn)物。
最終產(chǎn)物是可貯存的，但必須防潮濕。根據(jù)不同的著色可為各種顏色的顆粒，根據(jù)基本物質(zhì)(即石英砂，玻璃粉等)可為閃光或無光澤的顆粒，可用水攪拌該顆粒。視漿狀到可流動的稠度而定，可涂敷、填充、壓延、澆注或噴射該物料。將該物料澆在或以任何方式涂在一個表面上如玻璃、金屬、陶瓷、混凝土或木材上，粘附該物料，在空氣中室溫下反應成一種干燥、硬質(zhì)，摸上去有礦物感的層。該反應產(chǎn)物是耐水的、韌性的、硬質(zhì)的、耐機械作用的，也可用作為石膠或無機膠粘劑。其應用性肯定是無限的。
將固態(tài)和液態(tài)硅酸鹽的各種添加物與金屬氧化物和金屬氫氧化物結(jié)合，可帶來各種效果如氧化鋁使層變脆，容易出現(xiàn)收縮裂縫，交聯(lián)成塊，表面粗糙;
氧化鈦通過著色和均勻結(jié)合來區(qū)分，成為易脆、硬質(zhì)層。交聯(lián)成聚集體，表面中等粗糙。
氧化硅易于抑制反應過程，但使層均勻;
氧化鋯少量收縮裂縫，PH值和結(jié)晶之間平衡良好，易于著色。
上述現(xiàn)象在改性實驗時可觀察到。這純粹是經(jīng)驗性解釋。
分組基體組份A硼硅酸鹽玻璃、玻璃砂、鑄造用砂、無機砂、硼硅酸鹽、有機和無機纖維材料，石英砂，氧化鋁(白剛玉)B磷酸，硼酸和在某些下的溶膠氧化物如氧化硅溶膠(硅溶膠)，氧化鋁溶膠，氧化鈦溶膠，氧化鋯溶膠，及其有待溶膠化的干氧化物、堿式醋酸鋯、高嶺土。
C溶膠氧化物和溶解在堿性氫氧化物中的溶膠氧化物，聚硅酸鹽(鈉水玻璃、鉀水玻璃)如聚硅酸鋰。
基體的改性(用組份V)將硅酸鈉、硅酸鉀、碳酸氫鈣、碳酸鋯，碳酸鈦或硅、鋁、鈦、鋯的氫氧化物和氧化物相互混合。加入無機顏料或顏料如金屬鹽如鋁、鐵、銅、鉻的硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等以著色。
預混料(一些實例)預混料V1將100g硅酸鉀，10g硼酸相互混合→干的預混料。
預混料V2將每5g鋯、鋁、鈦、硅等的氧化物或每2.5～5g的上述兩種不同的氧化物相互混合(并且加入V1)→干的預混料。
預混料V3將100g堿式硅溶膠40%(如Levasil，Bayer-Leverkusen)與5～10g磷酸和硼酸(比率為100∶30g)的組份混合。該混合物比V6的堿性弱，適合于做填料，該填料具有弱的耐堿性如玻璃砂等→濕的酸性預混料。
預混料V4將100g堿式硅溶膠40%與5g磷酸組份混合，得到一種酸性范圍內(nèi)的混合物，其優(yōu)點是阻止凝固→濕的酸性預混料。
預混料V53份堿式硅溶膠40%和1份聚堿酸鋰的50g混合物(用作預混料V3和V4混合的緩沖劑)→濕的堿性預混料。
預混料V6將200g堿式硅溶膠54%與5g氧化鋁和10g碳酸氫鈣的組份混合。該混合物是堿性的，是很好的無機填料，但不適合于玻璃砂→濕的堿性預混料。
預混料V7將10-20g氫氧化鈣(氫氧化鋯)在干燥狀態(tài)下加到可混合的預混料V1-V5中并充分地混合→干的預混料。
預混料V8將100g三硅酸鉀與10g氫氧化鋯、50g堿性硅溶膠40%與5g原磷酸混合的組份充分地混合，干燥8-12小時，由于結(jié)塊使之通過一個細的篩子。用100g水和高達50g粉末攪拌→干的預混料。作為分散水溶液，預混料V8用作由硅制備的材料的涂層和成膜多孔密封材料。
這些預混料可各自單獨用作組份V，或者如上述討論的實例將它們相互混合作為組份V?？煞磻拇之a(chǎn)物(具有可用分散劑攪拌的顆粒)的改性體系(可轉(zhuǎn)變成具有所要求特性如表面特性、硬度、顏色等的材料)是以這些混合料為基礎制成的。重要的是有碳酸組分存在，如鈣或鋯的碳酸鹽，碳酸氫鹽。碳酸鹽與預混料V3和V4反應放出碳酸，從而得到較好的“交聯(lián)”。也可用酸性硅溶膠代替堿性硅溶膠;所使用的堿性硅溶膠所含的硅濃度(50%Si)比酸性硅溶膠(約30%Si)高。
也可將預混料V5和V6作為均衡劑，在混合物ABCV與硅酸鹽(水化劑)“反應”之后或“反應”期間加入。
水化和均衡硅酸鹽如硅酸鉀，硅酸鈉作為水化劑，預混料V5或V6或類似物(參見實例)作為均衡劑。
凝固和穩(wěn)定硅酸鹽(如上)，碳酸氫鹽或氫氧化物如氫氧化鈣，氫氧化鎂，氫氧化鋁，氫氧化鈦，氫氧化鋯，進一步的水化產(chǎn)物如白水泥，波特蘭水泥，或者水泥與氫氧化物的混合物，如新的水化產(chǎn)物，它已特殊處理成所要求的無機組成，如用熟料礦物的混合物改性。
基礎實例的定量改變實例1(氫氧化物的實例)組份A300g硼硅酸鹽玻璃砂(Berger+Bachmann，Buchs AG，Schweiz)組份B5g混合物(由100g硅溶膠40%(Levasil)與5g由原磷酸與硼酸以100∶10g的比例配成的組份組成的混合物)組份C25g混合物(由100g硅溶膠40%與40%聚硅酸鋰(VanBaerle，Munchenstein，BL，Schweiz)以1∶1的比例混合而成的混合物)預混料(由預混料V1，V2和V3形成)由75g的粉末混合物(由100g三硅酸鉀(Van Baerle)，5g氧化鋯(MEL)和10g硼酸形成的混合物]與50g混合物[由100g硅溶膠40%與5g以100∶10g的比例混合的磷酸與硼酸(組份B)組成]混合，在室溫下干燥約8～12小時。
預混料V7將10～20g的10g氫氧化鈣(10g氫氧化鋯(MEL))各一部分混合到上述的預混料(V1，V2和V3)中，組份V將70-80g的兩種預混料V1-V3和V7相互混合，很好地均勻(例如通過細篩子)。
下面將組份A，B，C相互混合用組份B(5g)完全潤濕組份A(300g)，以得到像濕砂子狀的稠度。將組份C(25g)倒入“濕砂”中，并充分地混合。在混合過程之后，該混合物傾向于膠凝，因此變成松散狀，但仍保持潤濕。
將所得到的330gABC混合物(潤濕松散狀的)與組份V(80g干粉末)混合，得到幾乎干燥的粉末。為了使混合物均化和在某些情況下粉碎結(jié)塊，使該混合物通過篩子。將所得到的410g混合物靜置約1～2小時。將該粉末經(jīng)水化合時間水化，使之成為粒狀將進一步處理的粉末混合物(貯存不穩(wěn)定的)。
將410g上述制備的混合料與20g硅酸鈉混合。經(jīng)過充分的混合，混合物變成粘糊糊的和潤濕的。在混合期間，連續(xù)地添加50g由200g硅溶膠40%與5g氧化鋁和10g碳酸氫鈣(V6作為均衡劑)的組份的結(jié)合物。當添加溶膠氧化物時，硅酸鹽作為水合劑發(fā)生反應，480g的混合物緩慢水化約1～5小時，成為具有各種顆粒大小的粒狀砂子。經(jīng)過了凝固時間后，混合物傾向于形成結(jié)塊，為了制備松散的顆粒將該混合料再次通過篩子。
下面將進一步處理得到的480g混合物。干燥的顆粒包含結(jié)合水，再向其中添加20g硅酸鈉，使之繼續(xù)水化。由此，形成一種潤濕的和粘糊糊的狀態(tài)，加入羥基化的(催化的)物質(zhì)。用以下按百分比計算的組份代替新的水化產(chǎn)物對于特殊的原料變體列出化學式，硅酸三鈣[(3CaO，SiO2(C3S)]，硅酸二鈣[(2CaO，SiO2(C2S)]，鋁酸三鈣[(3CaO，Al2O3(C3A)]，鐵鋁酸四鈣[4CaO，Al2O3，F(xiàn)e2O3)]，水化硫酸鈣[(CaSO42H2O)(C4AF)]和氧化鈣(CaO)，可加入碳酸鈣，氫氧化鈣，高嶺土等的結(jié)合物代替50～70g白水泥，劇烈混合，直到形成約750g均勻的顆粒。
最終產(chǎn)物是一種化學改性的混合物，該混合物逐步地阻止反應，在后來的繼續(xù)處理時，基本原料逐步形成各種聚集狀態(tài)，直到不可逆的化學過程結(jié)束。作為基本原料和原料，在處理前，最終產(chǎn)物是可貯存的，但必須防止潮濕。視著色而定，產(chǎn)物為各種顏色的顆粒，根據(jù)基礎物質(zhì)(即石英砂，玻璃砂或其它無機砂)，為閃光或無光澤的顆粒?？捎盟當嚢柽@些顆粒。視漿狀到松散狀的稠度而定，可將其壓延、填充、澆注或噴酒?？蓪⑵錆苍?，或以任何一種方式涂敷到一個表面上。如玻璃、金屬、陶瓷、混凝土或木材或塑料表面，粘附該物料，并與大氣中碳酸發(fā)生反應和通過所謂的硅化，在底層形成或多或少的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。該反應后的產(chǎn)物是耐水的，韌性的，硬質(zhì)的，能抗大多數(shù)機械作用，并且也可用作石膠或用作無機膠粘劑?？梢钥隙?，其可應用性是無限的。
實施Ⅱ(只有配方)(碳酸鹽實例)組份A300g玻璃砂(輻射玻璃，Berger+Bachmann)。
組份B具有5g磷酸和硼酸(比率為100∶10g)的5g的硅溶膠40%。
組份C25g的硅溶膠40%和聚硅酸鋰(Van Baerle)(比率為1∶1)。
組份V80-90g由100g三硅酸鉀，2.5g氧化鋁，10g硼酸與10～20g碳酸氫鈣混合的混合物(相應于預混料V1-V3和V7的混合物)。
混合物A、B、C、V向410g混合物中添加20g硅酸鈉(Van Baerle)(水化劑)和50g的混合物[50g的硅溶膠40%與聚硅酸鋰(Van Baerle)(比率為3∶1)(V5作為均衡劑)]。
穩(wěn)定作用向460g混合物中添加20g硅酸鈉和60-80g白水泥(Dickenhoff，Deutschland)。組份V中的碳酸鈣化合物與作為反應劑的水泥水化，在后來的將制成的顆粒制成材料的處理時，產(chǎn)生均化作用(即在用分散劑，此處用水攪拌制成的顆粒時)。結(jié)果得到一種可貯存的顆粒，該顆?？捎盟當嚢枘坛梢环N固態(tài)物質(zhì)。
實施Ⅱ的添加和混合過程基本上與實施Ⅰ的相同。下面實施例的配方也將按同樣的方式處理。
實施Ⅲ(只有配方)(高嶺土實例)
組份A300g石英砂(Zimmerli Mineralstoffe，Zurich，Schweiz)組份B5g混合物(由50g原磷酸與5g氧化鋁形成的混合物)。
組份C50g由水與三硅酸鉀(比率為1∶1)組成的混合物。
組份V85g由100g三硅酸鉀與5g氧化鈦(Degussa)，10g硼酸，50g硅溶膠40%與5g磷酸和硼酸(比率為100g∶10g組分組成的混合物，干燥1～5小時。向干粉末中添加10-20g高嶺土(Siegfried，Zofingen，Schweiz)。
混合物A，B，C，V向480g混合物中繼續(xù)添加20g硅酸鈉作為其它添加物的水化劑(50g硅溶膠40%與聚硅酸鋰，比率為3∶1)，基礎是50g組份C(V5作為均衡劑)。
穩(wěn)定作用20g的硅酸鈉用于進一步潤濕，75g由60g白水泥和15g氫氧化鈣組成的混合物用于交聯(lián)。
顆粒得到600g顆粒。
實例Ⅳ(只有配方)組份A500g白剛玉(如Implantationsmedizin，Berger+Bachmann)(由于比重原因，體積等同于300g)。
組份B5g原磷酸與氧化鋁，比率為100g∶5g組份C50g三硅酸鉀和水(混合比率為1∶1)。
組份V135g由75g三硅酸鉀(Van Baerle)與5g氧化鋁，20g硼硅酸鹽玻璃粉，10g硼酸，10g碳酸鈣，15g氫氧化鋯，20g硅酸鈉組成的混合物。
混合物A，B，C，V用50g由200g硅溶膠40%，5g氧化鋯，5g氧化鈦，5g硼酸，5g高嶺土組成的混合物潤濕710g填料和粉末，并在空氣中干燥。
穩(wěn)定作用15g的硅酸鈉用于進一步的潤濕，75g的白水泥用于交聯(lián)。
顆粒結(jié)果得到850g顆粒。
對基本實例的著色實例V組份A300g硼硅酸鹽玻璃砂組份B′5g羥基碳酸銅(顏料，Siegfried，Zofingen，Schweiz)組份B25g由100g硅溶膠40%和5g原磷酸，硼酸(比率為100∶10g)組分組成的混合物。
組份C25g由100g的硅溶膠40%與鉀水玻璃40%，比率為1∶1，和10%的作為稀釋劑的水形成的混合物。
預混料V85g粉末混合物，該混合物是由100g三硅酸鉀，5g氧化鋯和10g硼酸，50g硅溶膠40%與2.5g的原磷酸，硼酸(比率為100∶10g)組成的，經(jīng)干燥約8-12小時，然后加10g碳酸氫鹽進行充分地混合(由預混料V1-V3和V7形成)得到的。
下面將組份A，B′，B，C相互混合將組份A(300g)與組份B′(5g)進行充分地混合，然后用組份B(25g)充分潤濕，因而在與酸和氫氧化物碳酸鹽反應階段，同時得到最好著色和染透及濕砂狀的稠度。在混合過程之后，向濕的并染透的砂子中加入組份C(25g)并再次充分混合。該混合料易于凝固，由此變成松散的，但仍是潤濕的。
將所得到的390g混合物A B′ BC(濕的松散的)與組份V(85g干粉料)混合，得到幾乎干燥的粉末，為了使混合物均勻，以及在某些情況下粉碎結(jié)塊，使該混合物通過細篩子。將所得到的475g混合物靜置約1～2小時。將所粉末通過水合時間水化成粒狀粉末混合物以進一步處理(不能貯存的)。
將475g上述制備的混合物與20g硅酸鈉混合。這是通過充分的混合來實現(xiàn)的，這樣混合物變成粘稠的和潤濕的。在混合時，連續(xù)地加入50g由100g硅溶膠50%與100∶30g聚硅酸鋰(V5)的混合物。在添加聚硅酸鹽的溶膠氧化物時，作為水合劑的硅酸鹽發(fā)生反應，545g的混合料緩慢水化約1～2小時，以形成具有各種顆粒大小的粒狀砂子。該混合物在凝固時間之后易于形成結(jié)塊，為了制得松散的顆粒，還必須使之通過一個篩子。下面繼續(xù)處理得到的545g混合料。該干顆粒包含結(jié)合水，通過再加入20g硅酸鈉使之進一步水化。由此形成一種潤濕的粘稠狀，加入70～80g由白水泥與高嶺土以比率為100∶10g組成的混合物。強力混合，必要時使之再次通過篩子，得到的650g的均勻顆粒。
實例Ⅵ(只有配方)組份A300g方英石砂(Berger，Mineralienhandel，Zurich，Schweiz)組份B5g原磷酸和氧化鋁(混合比為100g∶5g)組份C25g硅溶膠40%和鉀水玻璃40%，比率為1∶1。
組份V將80-90g的100g三硅酸鉀與5g無機顏料(如尖晶石，Bayer-Leverkusen)，與5g氧化鋯和10g硼酸作為化合物中的V1和V2與V4(即50g硅溶膠40%與原磷酸，比率為100∶5g)混合并干燥。再與相應于V7的10g碳酸鈣混合。
混合A，B，C，V向得到的430g混合料中添加20g硅酸鈉和V5即50g硅溶膠40%與聚硅酸鋰(比率為100∶30g)的混合物(V5)。
穩(wěn)定作用向得到的500g混合物中添加10g硅酸鈉和70～80g白水泥與氫氧化鈣(比率為100∶10g)的混合物。氫氧化鈣與水泥的化合物作為反應劑用于水化，在對制得的顆粒進行后處理以獲得的材料時起均化作用。
得到600g可貯存的顆粒，用水攪拌凝固即可成為固態(tài)物質(zhì)。
實例Ⅶ(只有配方)組份A500g氧化鋁(白剛玉)組份B10g磷酸、醋酸鋯、氧化鈦、氧化鋯(混合比為100∶10∶5∶5g)的混合物。
組份C50g硅溶膠40%，硅酸鉀，硼硅酸鹽玻璃粉，碳酸鋯(混合比為100∶50∶20∶10g)的混合物。該混合物(凝膠粉末)凝固快，因此，在混合時必須采取相應的措施(見下文)。
組份V160g三硅酸鉀，硼硅酸玻璃粉，碳酸鈣，硼酸，氫氧化鋯(混合比為100∶25∶10∶10∶15g)的混合物。
混合A，B，C，V為了水化和均衡，向720g得到的混合物中添加20g硅酸鈉和50g硅溶膠40%，組份B(見上文)，硼硅酸鹽粉，氧化鈦，氧化鋯(混合比為100∶10∶25∶5∶5g)的混合物。
穩(wěn)定作用向790g得到的混合物中添加15g硅酸鈉和75g白水泥。
從而得到可貯存的880g顆粒，通過添加分散劑將其處理成硅。
實施Ⅷ(只有配方)組份A500g氧化鋁(白剛玉)
組份B5g磷酸和氧化鋁(混合比為50∶5g)組份C50g水，三硅酸鉀，氧化鋁，硼硅酸鹽玻璃粉(混合比為100∶100∶5∶20g)的混合物。該混合物(凝膠粉)凝固快，因此，混合時應采取相應的措施(繼續(xù)見下文)。
組份V175g三硅酸鉀，氧化鋁，碳酸氫鈣，硼酸，氫氧化鋯(混合比為75∶5∶10∶10∶15g)的混合物。
混合物A，B，C，V為了水化和均衡，將730g得到的混合物與20g硅酸鈉和50g的硅溶膠40%，組份B(見上文)，硼酸，氧化鈦，氧化鋯，高嶺土(混合比為100∶5∶5∶5∶5g)的混合物混合。
穩(wěn)定作用將得到的750g混合物與15g硅酸鈉和75g白水泥混合。
從而得到890g可貯存的顆粒，通過添加分散劑將其處理成硅。
正如上面提到的那樣，混合過程中待混合的部分混合物凝固，因此，必須對混合物采取特殊的措施。因此，可取的是將混合物快速混合，在還沒完全凝固時使之過篩擠出。也可以使用靜態(tài)混合器。
在混合物中，碳酸鹽與酸反應析出碳酸氣體。來自大氣和在混合中的碳酸引起所希望的硅化。沒有碳酸就不能很好的發(fā)生硅化如交聯(lián)。使用較低劑量的顏料著色是最佳的。使用氣態(tài)填料得到完全的染透。該化學組成允許進一步的染色如寶石、如天青石、綠松石、薔薇輝石、孔雀石。因此，與迄今為止的已知無機硅酸鹽材料相比，本發(fā)明顯示出極高的杰出價值，也可作為精練法使現(xiàn)有技術中有可能出現(xiàn)新標準。
權(quán)利要求
1.基于溶膠氧化物、聚硅酸鹽和填料的固態(tài)無機材料或半成品的制備方法，其中除了包括在分散劑中交聯(lián)固態(tài)分散相之外，還使用固態(tài)分散相作為超級基質(zhì)，以便將大顆料以填料形式嵌入，使低于化學計量的化散劑凝固，由此，該產(chǎn)物是具有反應性但可貯存的，可以通過進一步添加分散劑使之完全反應，得到固態(tài)無機材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于調(diào)配由填料性大顆粒和溶膠氧化物(交聯(lián)物質(zhì))和用以促進形成超級基質(zhì)緩沖劑組成的基質(zhì)主體并處理，如果需要改變材料性質(zhì)，則向基體中加入改性混合物，在后面的水化，均衡，凝固和穩(wěn)定方法步驟中，將基體轉(zhuǎn)變成所要求的可反應的材料前體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于用來改變基體性質(zhì)的改性混合物是由一種或多種預混料制備的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于預混料具有酸性或堿性組如磷酸或硼酸或氫氧化物或碳酸鹽或?qū)⒕哂兴嵝曰驂A性的組份與預混料混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求2，3或4之一的方法，其特征在于將未溶膠化的氧化物如氧化硅(熱解的硅酸，氣相二氧化硅)加入到硅溶膠中，以提高溶膠氧化物含量，并通過溶膠化延遲膠凝。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5之一的方法，其特征在于在添加時，為了得到基體的著色組份，添加一種在一段時間之后可引起組份著色的酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6之一的方法，其特征在于在具有改性混合物的基體中通過添加水化劑凝固分散劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于將含凝固分散劑的混合物與進一步的水化劑和氫氧化物或碳酸鹽混合，從而使其變成可反應的和可貯存的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和/或8的方法，其特征在于水化劑是一種硅酸鹽(硅酸鉀或硅酸鈉)或水泥如白水泥，波特蘭水泥。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于碳酸鹽是單一的碳酸鈣，碳酸鎂，碳酸鋁，碳酸鈦，碳酸鋯或其碳酸氫鹽或其混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于碳酸鹽是單一的氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈦、氫氧化鋯或其混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一的方法，其特征在于將預混料，改性混合物或著色的基體金屬鹽混合。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11之一的方法，其特征在于將預混料，改性混合物或著色的基體無機物質(zhì)混合。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于金屬鹽是Al-，F(xiàn)e-，Cu-，Cr-，Co鹽，金屬鹽是以硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等形式加入的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于無機物質(zhì)是尖晶石，天青石、孔雀石、薔薇輝石、綠松石、最好以細粉末形式使用。
16.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的方法，其特征在于填料是由硼硅酸鹽玻璃，石英玻璃或玻璃砂或鑄造用砂或礦物砂子或氧化鋁或一種有機或無機纖維材料或兩種或多種這些填料的混合物組成。
17.權(quán)利要求1-16所述方法之一制備的產(chǎn)品。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的產(chǎn)品，其特征在于是一種半成品，該半成品可以通過添加分散劑被處理成時效硬化的材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的產(chǎn)品，其特征在于該產(chǎn)品是一種已硬化的材料。
全文摘要
本發(fā)明的主導思想在于不僅在分散劑中交聯(lián)固態(tài)分散相，而且使用該固態(tài)分散相作為超級基質(zhì)，以嵌入大顆粒，最終使分散劑化學凝固，但是要添加如此過剩的凝固劑，使預產(chǎn)物與后來添加的分散劑一起轉(zhuǎn)變成所需的材料。為此，調(diào)配由填料大顆粒和溶膠氧化物(交聯(lián)物質(zhì))和用來促進超基質(zhì)形成的緩沖劑組成的基體并處理。此外，該基體是具染色性的，所以能獲得較大的性質(zhì)改變。這種改變是通過將變性混合物加入到基體中實現(xiàn)的。
文檔編號C04B28/00GK1113896SQ9410885
公開日1995年12月27日 申請日期1994年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月9日
發(fā)明者維克托·阿歷山大·米勒斯 申請人:維克托·阿歷山大·米勒斯