[发明专利]一种调节地质聚合物初凝结时间的方法

说明书

本发明属于固废资源化与建筑材料应用领域，具体涉及一种调节地质聚合物初凝结时间的方法。该方法是在地质聚合反应过程中引入含钙化学反应而调节地质聚合物初凝结时间；所述的含钙化学反应通过引入钙质组分进行；所述的钙质组分选自氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙和硫酸钙中的一种或几种。本发明的技术优点在于：(1)本发明方法通过引入含钙化学反应以及调整原料种类和组成配比，无需额外添加抑制剂等成分，就能实现地质聚合物初凝结时间的工程可控，成本低廉，经济效益高，与同类产品比较，更具市场竞争力。(2)本发明方法简单，容易操作，具有很强的实用性。

技术领域

本发明属于固废资源化与建筑材料应用领域，具体涉及一种调节地质聚合物初凝时间的方法。

背景技术

地质聚合物是一种高分子无机聚合材料，材料内部的硅原子通过桥氧原子与铝原子形成稳固的化学键(Si-O-Al)，具备不规则三维网状结构，金属阳离子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺)充填在网格空隙中，具有类似沸石的结构和组成。根据地质聚合物中Si/Al比值，可大致分为N-PS型、N-PSS型和N-PSDS型地聚物。地质聚合物材料机械强度高，耐高温、耐酸碱侵蚀能力强，耐久性好，能够跟碳纤维、石棉纤维等材料较好结合，能够应用在防腐涂层、防火材料、装饰石材、矿物粘结剂、耐火制品、水泥和混凝土、基建修补和加固复合材料、重金属和有毒物质包裹体等。

地聚反应物主要通过碱性激发剂和硅铝质原料发生反应，其中碱激发剂主要为碱金属氢氧化物(NaOH、KOH)、碱金属水玻璃及两者混合物，常用的硅铝质原料以成岩矿物为主，特别是粘土/烧粘土矿物。不同结构的铝硅酸盐矿物在碱液中显示出不同的反应活性。为了降低制造成本，煤粉炉粉煤灰、循环流化床灰渣以及各种废渣被大量地运用为硅铝质原料。

地聚反应过程相当复杂，Si-O和Al-O溶出，Si-O-Si、Si-O-Al和Al-O-Al键解聚、缩聚等各个反应过程同时存在，加之不同反应体系的反应速率差异显著，使得人们在地质聚合物制备过程中，虽然能够制备出强度高、性能优良的产品，但是在实际应用中均由于初凝结时间难以控制而使施工受到限制。地质聚合物的初凝结时间通常小于30分钟，一直是其应用的软肋。

本发明提出了一种可以通过科学调控元素组成，有效调节地质聚合物初凝结时间的方法，为地质聚合物的工业应用提供了技术保证。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有地质聚合物初凝结时间短且难以控制的不足，提供一种可以按要求有效调节地质聚合物初凝结时间的方法，从而为地质聚合物的大规模应用提供可能。

实现本发明目的而采用的技术方案为：

一种调节地质聚合物初凝结时间的方法，所述地质聚合物是由硅铝质组分在钠质组分的作用下发生地质聚合反应而制得，其在地质聚合反应过程中引入含钙化学反应而调节地质聚合物初凝结时间。

优选的，所述的含钙化学反应通过引入钙质组分进行。

进一步优选的，所述的钙质组分选自氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙和硫酸钙中的一种或几种。

更优选的，所述的含钙化学反应通过引入硫酸钙进行，其产物以CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O为主。

特别的，本发明一方面在地质聚合反应过程中通过改变硅铝质组分、钙质组分和钠质组分的种类和数量而调节地质聚合物初凝结时间。

本发明另一方面在地质聚合反应过程中通过改变Si/Al、Na/Al和Ca/Al的比值而调节地质聚合物初凝结时间。