[发明专利]一种利用工业固废制备的地质聚合物及其制备方法和使用方法

说明书

本发明涉及地质聚合物制备领域，尤其涉及一种利用工业固废制备的地质聚合物及其制备方法和使用方法。该地质聚合物由以下重量份的组分制备而成：100‑200份改性原材料，10‑20份碳酸钠激发剂，6‑8份固化剂，其中，所述改性原材料由工业煤灰、工业矿渣、高岭土、陶泥、氯化钙按质量比100‑120:80‑100:100‑150:60‑80:20‑30混合后改性制备而成。通过在制备过程中对原材料进行改性处理，增强了材料相容性，有效提高了地质聚合物的力学性能，其常温抗拉伸强度在40‑55MPa之间，高温抗拉伸强度在20‑45MPa之间；且改性后制得的地质聚合物与静态水的接触角在115°‑130°之间，疏水性得到了提高，进一步增强了地质聚合物的抗渗性能；从而扩大了地质聚合物的适用范围，延长了地质聚合物的使用年限。

技术领域

本发明涉及地质聚合物制备领域，尤其涉及一种利用工业固废制备的地质聚合物及其制备方法和使用方法。

背景技术

地质聚合物是一种由硅氧四面体和铝氧四面体结构单元组成的三维立体网状结构的无机聚合材料。具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能，在建筑材料、高强材料、密封材料和耐高温材料等方面均有广泛的应用。同时，地质聚合物可大量应用工业废渣、粉煤灰、矿渣、煤渣等工业固废为原料，不仅方便易得、成本低，且可有效减少环境污染。但当利用现有的地质聚合物来做建筑材料时，存在其力学性能及防渗效果等方面不能满足要求的问题。公开号为CN106673470A的专利提供了一种地质聚合物及其制备方法，但依据此方法制备的地质聚合物的抗渗及抗拉伸效果不佳，难以满足实际需求。因此，提供一种合理利用工业固废制备的具有优良力学及防渗性能的地质聚合物，是本领域的一项技术问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种利用工业固废制备的地质聚合物及其制备方法和使用方法，合理利用固体废物，并通过优化原料配比、制备工艺来获得具有更佳性能的地质聚合物。

本发明采用以下技术方案：

一种利用工业固废制备的地质聚合物，由以下重量份的组分制备而成：100-200份改性原材料，10-20份碳酸钠激发剂，6-8份固化剂，其中，所述改性原材料由工业煤灰、工业矿渣、高岭土、陶泥、氯化钙按质量比100-120:80-100:100-150:60-80:20-30混合后改性制备而成。

进一步的，工业煤灰、工业矿渣、高岭土、陶泥的粒径大小均为100-150目。

进一步的，固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。

本发明还涉及一种利用工业固废制备的地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料混合：将工业煤灰、工业矿渣、高岭土、陶泥分别加入粉碎机中粉碎成粒径大小为100-150目的颗粒，再将工业煤灰、工业矿渣、高岭土、陶泥、氯化钙按质量比100-120:80-100:100-150:60-80:20-30加入混料机中混合，控制混料机转速在600-1000rpm下混合5-10min，之后取出置于烘箱中烘干，冷却到室温得到混合原材料；

(2)原材料改性：打开热混料机，控制其低速转动，当混料机温度升至120-150℃时，按质量比100-200:2-5:8-12:2-3依次加入混合原材料、硅烷偶联剂、聚乙二醇、分散剂，混合2-5分钟，之后控制混料机高速转动混合4-8分钟，再调至低速转动混合2-3分钟后，放入冷混料机中混合3-6分钟，取出得到改性原材料；

(3)地质聚合物制备：将100-200份的改性材料、10-20份的碳酸钠激发剂、6-8份的固化剂加入混料机中以100-200rpm的转速进行混合，混料均匀后得到地质聚合物。

进一步的，步骤(1)中烘干温度为100-120℃，烘干时间为3-5h。