[发明专利]一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料及其制备方法和应用，其中，复合材料包括如下组分按质量份数组成：线型纳米羟基磷灰石5～15份，高铝水泥1000份。本发明创造性地将线状纳米羟基磷灰石与高铝水泥组合配制成复合材料，通过利用线型纳米羟基磷灰石的高柔韧性、良好的力学性能、高热稳定性和耐火性的特点，将线型纳米羟基磷灰石与高铝水泥组合，获得的复合材料通过线型纳米羟基磷灰石提高高铝水泥的抗压强度，使本发明制备的线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料抗压强度高，成本低，具有很好的实用价值。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其涉及一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

高铝水泥也被称为铝酸盐水泥(CAC)，是指一种快硬、高强、耐热及耐腐蚀的胶凝材料，主要特性有早期强度高、耐高温和耐腐蚀。由于冶金行业的高速发展，对耐火水泥的性能要求也越来越高。CAC水化会产生CA₂、CAH₁₀、C₂AH₈等各种水化产物，这些水化产物彼此间相互交错形成晶体-凝胶网络结构，在水泥硬化的过程中获得优异的机械强度。当CAC作为耐火浇注料时，随着外界温度不断升高，CAC的机械强度明显降低。这种情况的出现，大大限制了CAC作为耐火浇注料的应用。由于，水泥的机械强度与其水化过程产生的水化产物和其微观结构有着密切关联，因此，研究CAC水化行为对提高其机械强度至关重要。

羟基磷灰石(HAP)，又称羟磷灰石，碱式磷酸钙，是钙磷灰石(Ca₅(PO₄)₃(OH))的自然矿物化。OH^-基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替，生成氟基磷灰石或氯基磷灰石，其中，钙离子可以被多种金属离子通过发生离子交换反应代替，形成对应金属离子的M磷灰石(M代表取代钙离子的金属离子)。HAP是人体和动物骨骼的主要无机成分。目前文献中关于HAP的报道大多是其作为医学材料的应用，从未有人报道它在耐火材料领域的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明提供了一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料及其制备方法和应用。

本发明第一方面提供了一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料，包括如下组分按质量份数组成：线型纳米羟基磷灰石5～15份，高铝水泥1000份。

在本发明的一些实施例中，复合材料包括如下组分按质量份数组成：线型纳米羟基磷灰石5～10份，高铝水泥1000份。

在本发明的一些实施例中，所述线型纳米羟基磷灰石的直径为50～80nm，长度为6～10μm。

本发明在第一方面提供的一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料，包含线型纳米羟基磷灰石和高铝水泥，通过利用线型纳米羟基磷灰石的高柔韧性、良好的力学性能、高热稳定性和耐火性的特点，使本发明提供的复合材料经过1100℃煅烧后，相比于单相高铝水泥，具有较高的抗压强度，由此可见，本发明提供的复合材料的抗压能力得到较为显著的提升。经检测，本发明提供的复合材料的抗压强度在48KN以上。由于，本发明提供的线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料抗压强度高，成本低，因此，具有很好的实用价值。

本发明第二方面提供了一种线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将线型纳米羟基磷灰石和高铝水泥按照(5～15)：1000的质量比混合，得到所述线型纳米羟基磷灰石/高铝水泥复合材料。

在本发明的一些实施例中，所述线型纳米羟基磷灰石的制备方法，包括：

将可溶性碱溶于水，配制成氢氧根浓度为1.7～1.8mol/L的碱液；将可溶性钙盐溶于水，配制成钙离子浓度为0.2～0.3mol/L的钙液；将可溶性磷酸盐溶于水，配制成磷酸根浓度为0.3～0.4mol/L的磷酸根溶液；