[发明专利]一种地质聚合物基有机无机复合胶凝材料及其成型制备方法

说明书

本发明公开了一种地质聚合物基有机无机复合胶凝材料及其成型制备方法，包括以下步骤：（1）将氢氧化钠和硅酸钠溶于水中配制水玻璃溶液；（2）将缓凝剂和减水剂溶于水中；（3）称取水性环氧树脂乳液；（4）将矿渣和步骤（2）中的减水剂和缓凝剂加入到水玻璃溶液搅拌得到混合均匀的浆体；（5）将水性环氧树脂乳液加入到浆体中，搅拌得到有机无机混合塑性面团体；（6）将塑性面团体放入混炼机双辊之间进行混炼后得到片状塑性体；（7）将片状塑性体转模具中层叠后压制成型，养护，脱模得到所述机复合胶凝材料。本发明开发了一种有机无机复合胶凝材料及其制备方法，所需的主要原材料来源于工业废渣，低能耗高性能，配方合理，成本低廉。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种地质聚合物基有机无机复合胶凝材料及其成型制备方法。

背景技术

地质聚合物材料具有良好的力学性能，具有较强的耐腐蚀性、抗渗性以及较好的耐久性、抗冻融性、耐高温等优异性能，能够与一些金属、有机高分子材料媲美，而其生产能耗却只相当于钢的1/70，塑料的1/150，并且几乎无污染。因此，地质聚合物完全可能在许多技术领域内代替以上昂贵材料，具有广泛的应用前景。但地质聚合物作为脆性材料，其存在抗折强度低、脆性较大等问题，这使得其在现代建筑工程中的使用效能受到限制。

近年来，将无机地质聚合物与有机高分子结合得到的有机无机复合材料，是以地质聚合物为基体连续相，有机高聚物为分散相，形成无机/有机两相介质互相缠绕黏结的互穿网络结构，使地聚物基质本身强度得到提高，为地聚物材料的增强增韧开拓了一个新的思路。

结合研究现状可知，结构中包含亲水基团的有机分子趋向集中于地质聚合物相的表面，通过有机高分子中的极性化学基团（如羟基、羧基、胺基、醚基和酰胺基等）与地质聚合物基体中的硅/铝羟基发生聚合，形成有机-无机交联网络结构体进而提升材料的力学性能。然而，该方式对力学性能，尤其是对抗折强度的提高幅度有限。总结研究结果可知，采用普通成型工艺制备有机无机复合胶凝材料虽然可以提高抗折强度，但增辐仅为20%~35%左右，均未超过10MPa。

发明内容

为了克服现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型地质聚合物基有机无机复合胶凝材料及其成型制备方法。

该方法进一步提高地质聚合物的抗折强度，本发明中使用混炼和压制的工艺来制备地聚物基有机无机复合胶凝材料，以大幅度改善矿渣地质聚合物基有机无机复合胶凝材料的抗折强度。

混炼工艺是采用混炼机将生胶与配合剂炼成混炼胶，即通过双辊的机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程，即加强分散相与连续相的均匀混合，因此混炼工艺也能加强有机相在无机基体中的均匀分散。同时，由于混炼机双辊之间的距离可调，最低可调至0.1mm，所以混合浆体在双辊之间的挤压过程中将消除大量的宏观缺陷，使得试样成品更密实。另外，混炼机的双辊之间以设定不同的速率相对滚动，因此，混炼过程将产生强有力的剪切搅拌，众所周知，高的剪应力作用能使有机聚合物链中的C-C键断裂，产生高自由的活性基，更利于有机相与无机相发生交联聚合反应。为了便于形成均匀光滑而又富有弹性的片状塑性体，混炼过程对有机-无机混合浆体的凝结时间（大于60min）、塑性（以得到塑性面团状为最佳）等有一定要求。

本发明的目的通过以下技术方案之一实现。

一种新型地质聚合物基有机无机复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将氢氧化钠和硅酸钠溶于水中配制水玻璃溶液，静置待用；

（2）将缓凝剂（氯化钡）和减水剂（六偏磷酸钠）溶于水中，静置待用；

（3）称取水性环氧树脂乳液，静置待用；

（4）将矿渣和步骤（2）中的减水剂和缓凝剂加入到步骤（1）中的水玻璃溶液充分搅拌得到混合均匀的浆体；