[发明专利]一种免烧地聚物复合耐火材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种免烧地聚物复合耐火材料及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。本发明提供的免烧地聚物复合耐火材料包括地聚物基体和掺加在所述地聚物基体中的碳化硅晶须；所述地聚物基体由包括矿粉、粉煤灰和偏高岭土的原料聚合而成。本发明在地聚物基体中掺加碳化硅晶须，通过碳化硅晶须的脱粘拔出效应和裂纹偏转效应使裂纹在扩展过程中消耗更多的能量，进而提高地聚物的力学性能，且由于碳化硅晶须在高温下仍然具有良好的工作性能，在充分发挥聚物基体材料优点的同时以纤维增韧的方式使复合材料在高温下的脆性断裂模式得到改善，提高地聚物耐高温性能。本发明提供的免烧地聚物复合耐火材料力学表现优秀，断裂模式为延性破坏，耐高温性能优越。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种免烧地聚物复合耐火材料及其制备方法。

背景技术

水泥在制备过程中会产生大量二氧化碳，不满足现代社会对于绿色可持续发展的要求，可靠的新型建筑材料亟待发现。地质聚合物(简称“地聚物”)是一种由AlO₄和SiO₄四面体结构单元组成的具有三维立体网状结构的无机聚合物，具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能。而且，地质聚合物以碱激发原理为主要的制备工艺，在生产中无需“两磨一烧”的工艺，这有效降低生产过程中的能源消耗，从而减少碳排放；同时，地聚合物材料的主要原料一般是各种工业废料，这对于解决工业废渣的无序堆放问题、土地资源的保护具有重要意义。但这种材料也有其显著的缺点，即在常温应力状态下的破坏模式为偏脆性破坏，这种偏脆性的弱点在高温下被暴露的更加明显，使地聚物原材料不能发挥出耐高温特性。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种免烧地聚物复合耐火材料及其制备方法。本发明提供的免烧地聚物复合耐火材料力学表现优秀，断裂模式为延性破坏，耐高温性能优越。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种免烧地聚物复合耐火材料，包括地聚物基体和掺加在所述地聚物基体中的碳化硅晶须；所述地聚物基体由包括矿粉、粉煤灰和偏高岭土的原料聚合而成。

优选地，所述碳化硅晶须在地聚物基体中的掺加量为0.8～1.2wt％。

优选地，所述碳化硅晶须为纯碳化硅晶须或氮化硼涂层包覆碳化硅晶须；所述碳化硅晶须中晶须的直径为0.1～2.5μm，长度为2～50μm。

优选地，所述氮化硼涂层包覆碳化硅晶须中氮化硼涂层的厚度为50nm～250nm。

优选地，所述矿粉为高钙矿粉，粉煤灰为F级；所述矿粉、粉煤灰和偏高岭土的质量之比为(35～45)：(25～35)：(25～35)。

本发明提供了以上技术方案所述免烧地聚物复合耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将矿粉、粉煤灰、偏高岭土和碳化硅晶须混合进行球磨，得到球磨料；

(2)将所述球磨料与钠水玻璃和水混合，得到混合浆料；

(3)将所述混合浆料进行养护，得到所述免烧地聚物复合耐火材料。

优选地，步骤(1)在混合之前，还包括将所述碳化硅晶须进行分散处理；所述分散处理包括以下步骤：

将碳化硅晶须与分散剂溶液混合进行超声振荡，然后将超声振荡后的混合料液进行干燥；所述分散剂溶液为质量浓度95％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液。

优选地，所述步骤(1)中球磨的转速为150r/min，时间为25min，所述球磨采用的研磨球为直径5mm的氧化锆球。