[发明专利]无机复合材料和制造方法

说明书

发明领域

本发明主要涉及无机复合物。具体地，本发明涉及无机复合物和用于制造所述复合水泥的方法。

发明背景

酸碱水泥例如磷酸镁水泥被用于许多应用。例如，磷酸镁水泥已经用作道路的修补材料。此外，酸碱水泥如磷酸钙和磷酸锌还被用于牙齿的应用，例如牙冠。然而，目前所用的酸碱水泥是在剧烈放热的化学反应中生成的。该反应以非常高的反应速率发生。因此，目前难以生产大批量的酸碱水泥如磷酸镁水泥。由于难以生产大量的这些水泥，同样难以将这些水泥用于需要大量所述水泥的应用。例如，在建筑工业中，如果可能，目前难以使用现有系统和方法来生产由磷酸镁水泥制成的建筑板材(例如，用于建筑外墙的墙板、地板镶板和屋面板)。

此外，现有的磷酸镁水泥表现出大的抗压强度，但典型地表现出低的抗拉强度和抗挠强度。因此，这种水泥不能用于其中材料经受大的张力的应用。例如，建筑板材如地板镶板和屋面板在顶部上或承载侧经受大的压缩载荷，而在板材的相对侧经受大的张力。因此，难以使用目前可获得的磷酸镁水泥制造地板镶板和/或屋面板，因为这些水泥不可能承受在屋面板和地板镶板中通常经受的张力。

用于生产磷酸镁水泥的现有系统和方法将短纤维如聚丙烯纤维引入水泥中以提供增加的强度。然而，这些纤维倾向于起到裂纹抑制剂的作用，并且给水泥提供非常小的额外抗拉强度和抗挠强度。

此外，用于水泥的现有纤维并没有与水泥化学结合，并且在短纤维和周围的水泥之间留下空隙。这些空隙能够将水泥的实际强度降低至小于其潜在的强度。换言之，尽管纤维的引入能够增加水泥的抗拉强度和抗挠强度，如果在纤维和水泥之间存在化学和/或机械结合，则强度的增加能够进一步提高。

因此，存在一种表现出提高的抗压强度、抗挠强度和抗拉强度的复合物的需要。另外，存在一种用于制备所述复合物的过程的需要，该过程能够以足够生产大的结构的大规模来生产所述复合物。

发明内容

由与水混合的KH₂PO₄溶液然后与金属氧化物和填充材料混合，形成一种复合物。所述溶液与所述金属氧化物和填充材料的混合物形成可流动的浆料。然后将所述浆料与纤维结合。所述纤维能够与浆料化学和/或机械结合。然后将浆料固化以形成一种纤维与无机水泥基质结合的复合物。

附图说明

图1说明根据所述技术的实施方式生产上述复合物的混合系统。

图2说明根据所述技术的实施方式连续加工无机复合物的系统。

图3说明根据所述技术的实施方式的玄武玻璃和e型玻璃纤维的席子。

图4说明根据所述技术的实施方式的e型玻璃纤维的席子。

图5A、5B和5C说明根据本发明所述技术的实施方式的纤维线轴和四股纤维线。

图6说明根据所述技术的实施方式的能够用作席子的蜂窝状结构。

图7说明根据所述技术的实施方式生产的两部分弹道盔甲(ballisticarmor)。

图8包括说明根据所述技术的实施方式增加的抗压强度与固化或凝结时间的关系图。

图9包括说明根据所述技术的实施方式的复合物的抗压强度和在各种条件下固化的柱状图。

图10包括说明根据所述技术的实施方式在各种条件下固化的复合物的抗压强度的柱状图。

图11说明根据所述技术的实施方式用于由复合材料形成的建筑板材的垂直支架构件的俯视图。

图12说明根据本发明所述技术的实施方式用于由复合材料形成的建筑板材的垂直支架构件的等距视图。

图13说明根据所述技术的实施方式生产无机复合材料的方法的流程图。

图14说明根据所述技术的实施方式形成的无机复合物的SEM图。

图15A、15B和15C包括根据所述技术的实施方式形成的无机复合物的SEM图。

图16说明根据所述技术的实施方式具有连续混合系统的系统。

图17A和17B说明根据所述技术的实施方式的连续混合系统的几个详细实例。

优选实施方式

本发明复合物包括化学结合的陶瓷基质和纤维。陶瓷基质包括由在金属氧化物和磷酸盐之间的酸碱反应形成的水泥。在本发明的复合水泥的优选实施方式中，磷酸盐是KH₂PO₄(或者磷酸钾)。在另一个实施方式中，磷酸盐是磷酸铵。在本发明的复合水泥的优选实施方式中，MgO与KH₂PO₄反应。所述反应描述为：