[发明专利]一种高强度多孔陶粒及其制备方法

权利要求书

1.一种高强度多孔陶粒，其特征在于，包括如下质量百分数的各组分：污水污泥46-64份、黏土12-16份、粉煤灰12-16份、石英玻璃粉6-10份、氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物5-9份、均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物的制备方法，包括以下步骤：

步骤I，氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷的制备：将氧化钛气凝胶加热至200-300 ℃，保温1-3 h，冷却至室温，再加入去离子水和3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷，反应1-2 h后，升温至70-90 ℃，反应10-12 h，冷却至室温，得到氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷；

步骤 II，氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物的制备：将经所述步骤I得到的氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷和含环氧基烯类单体加入无水乙醇中，在70-90 ℃条件下，反应4-6 h，冷却，浓缩，放置于紫外光下，照射10-30 min，得到氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物。

3.根据权利要求2所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述步骤I中氧化钛气凝胶和3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷的质量比为（2-6）∶1；所述步骤II中氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷和含环氧基烯类单体的摩尔比为1∶（1-1.2），紫外光的光照强度为120-180 mW/cm²。

4.根据权利要求2所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述含环氧基烯类单体为1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、3,4-环氧-1-丁烯、1,2-环氧-5-己烯、1,2-环氧-7-辛烯、1,2-环氧-9葵烯、环己氧乙酸烯丙酯、2-乙烯基环氧乙烷、2-（丁-3-烯基）环氧乙烷和烯丙基缩水甘油醚中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤I，均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷的制备：将均苯四甲酸酐加入N,N-二甲基甲酰胺中，得到均苯四甲酸酐溶液，再向3-氨基丙基三甲氧硅烷中缓慢加入均苯四甲酸酐溶液，加热至140-160 ℃，回流反应0.5-1 h，冷却至室温，抽滤，并使用甲醇和乙醚混合溶剂洗涤滤饼，得到均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷；

步骤II，均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯的制备：将所述经步骤I得到的均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷与羟基吡啶加入甲苯中，并加入对甲苯磺酸，在100-120 ℃条件下，反应6-8 h，冷却至室温，浓缩，再加入氯乙酸乙酯和异丙醇，在100-120 ℃条件下，回流反应5-7 h，冷却至室温，浓缩，得到均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯。

6.根据权利要求5所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述步骤I中均苯四甲酸酐和3-氨基丙基三甲氧硅烷的摩尔比为1∶（2-2.4），甲醇和乙醚的体积比为（1-3）∶1。

7.根据权利要求5所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述步骤II中均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷、羟基吡啶和氯乙酸乙酯的摩尔比为1∶（2-2.4）∶（1.6-2.2）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种高强度多孔陶粒，其特征在于，所述高强度多孔陶粒的制备方法，包括以下步骤：按照重量份数称取污水污泥、黏土、粉煤灰、石英玻璃粉、氧化钛气凝胶/3-(N-烯丙基氨基)丙基三乙氧基硅烷/含环氧基烯类单体共聚物、均苯四甲酸酐/3-氨基丙基三甲氧硅烷/羟基吡啶/氯乙酸乙酯，加热至300-400 ℃，保温10-30min，混合均匀，再加热至1000-1200 ℃，烧制10-30 min，自然冷却至室温，得到所述的一种高强度多孔陶粒。