[发明专利]基于钛酸钾晶须改性的高强度高疏水性多孔地质聚合物保温材料及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种基于钛酸钾晶须改性的高强度高疏水性多孔地质聚合物保温材料及其制备方法、应用。首先将粉煤灰、偏高岭土、钛酸钾晶须按比例混合均匀，再依次加入一定量碱激发剂、发泡剂、稳泡剂搅拌均匀得到浆料，接着将浆料注入模具中发泡、养护得到多孔地质聚合物半成品，最后将多孔地质聚合物半成品置于疏水改性剂溶液中浸泡改性后取出干燥即可。由此制得的保温材料抗压强度高达6.41MPa，导热系数低至0.043W/m·K，静态水接触角在150°以上，表现出优异的力学性能、隔热保温性能和防水性能。本发明实现了无机固体废弃物粉煤灰的回收再利用，制备工艺简单、无需高温烧结和高温养护，生产及使用成本较低，环保优势明显。

技术领域

本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种基于钛酸钾晶须改性的高强度高疏水性多孔地质聚合物保温材料及其制备方法、应用。

背景技术

建筑能耗占社会总能耗的30％左右，如何有效实现建筑节能是缓解能源危机的重要途径之一，也是各国政府关注的重点问题。因此，开发和应用节能环保建筑材料体系是相关科研工作者目前面临的紧迫任务。

墙体保温材料是节能环保建筑材料的重要组成部分，主要包括传统的无机保温材料、有机合成保温材料两大类。传统的无机保温材料在能源消耗、性能稳定性、工艺复杂性以及价格等方面，均存在不足之处；有机合成保温材料，如聚氨酯泡沫材料、聚苯板材等，虽然在保温效果方面较传统的无机材料有一定优势，但其最大的缺点是存在火灾安全隐患，对生命、财产以及社会经济构成较大的威胁。

地质聚合物(Geopolymer)是一种新型的绿色胶凝材料，其研究始于20世纪70年代。地质聚合物是指由地球化合作用或人工模仿地质聚合作用形成的硅铝酸盐矿物聚合物，其基本结构是由铝氧四面体和硅氧四面体聚合而成的三维网络凝胶体。多孔地质聚合物在隔热保温材料、消音降噪材料、过滤吸附材料等方面具有极大的应用潜力。地质聚合物一般为铝硅酸盐类物质，其表面存在一些亲水性的基团，在有水存在的环境中会出现吸湿现象，从而会导致其受到侵蚀，严重影响其力学强度、保温性能和服役寿命。

粉煤灰是燃煤热电厂或类似燃煤设备生产过程中的副产物，是我国主要的固体废弃物之一。粉煤灰的产量逐年增加，若不妥善处理会对人体健康和自然环境造成重大影响，总之粉煤灰的回收利用工作迫在眉睫。钛酸钾晶须具有优良的力学性能和物理性能、稳定的化学性能、优异的耐热隔热性和耐腐蚀性，还具有导热系数极低(0.00534W/m·k)和红外线反射率高等特点，在保温隔热材料中具有重要的应用价值。

基于上述背景，本发明以粉煤灰和偏高岭土为主要原料，制得了一种由钛酸钾晶须增强的多孔地质聚合物，并对其进行了表面疏水改性，最后得到一种高强度高疏水性多孔地质聚合物保温材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于钛酸钾晶须改性的高强度高疏水性多孔地质聚合物保温材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：将粉煤灰、偏高岭土、钛酸钾晶须混合均匀，再加入碱激发剂、发泡剂混匀得到浆料，接着将浆料注模、发泡、养护得到多孔地质聚合物半成品，最后用疏水改性剂溶液处理多孔地质聚合物半成品即可。

进一步的，粉煤灰、偏高岭土、钛酸钾晶须的质量比为5.0-7.0:3.0-5.0:0.1-2.0。其中粉煤灰、偏高岭土的最大粒径均不超过200目；钛酸钾晶须的直径为0.2-0.5微米，长度为8-100微米。

进一步的，所述钛酸钾晶须选自四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须中的至少一种。

进一步的，所述碱激发剂由氢氧化钠或氢氧化钾与硅酸钠溶液、硅酸钾溶液中的至少一种混合静置而成，所述碱激发剂的模数介于1.2-1.8之间。

进一步的，粉煤灰、偏高岭土、钛酸钾晶须的总质量与碱激发剂的质量比为1.0:0.5-0.9。