[发明专利]一种铁基地聚合物凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种铁基地聚合物凝胶及其制备方法和应用，属于地聚合物技术领域。本发明提供的铁基地聚合物凝胶由包括以下质量份数的组分制备得到：氢氧化钙60～100份；纳米二氧化硅130～210份；纳米氧化铝111～178份；可溶性铁盐279～520份；水5600～7000份。本发明通过加入可溶性铁盐，能够使铁离子部分取代C‑A‑S‑H铝框架中的铝离子，形成C‑A‑F‑S‑H铁基地聚合物凝胶，能够提高建筑凝胶材料的强度。实施例结果表明，本发明提供的铁基地聚合物凝胶能够将建筑凝胶材料的28d龄期抗压强度提升至130MPa。

技术领域

本发明涉及地聚合物技术领域，特别涉及一种铁基地聚合物凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

地聚合物凝胶材料是一种由铝氧四面体和硅氧四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，具有有机高分子、陶瓷、水泥的优良性能，还有原材料丰富、合成工艺简单、成本低廉等特点，应用前景广泛。

地聚合物凝胶分为含钙地聚合物凝胶(C-A-S-H)和无钙地聚合物凝胶(N-A-S-H)，其中含钙地聚合物凝胶C-A-S-H作为水泥的掺合料不仅能够降低水泥的生产能耗，还能够提高水泥的强度。铁是最丰富的地壳过渡金属，并大量存在于赤泥和粉煤灰等工业废物中，大量的工业废物对环境和整个社会有着严重的威胁。如果能通过人工合成的方法精确地将铁元素引入到C-A-S-H凝胶，以制备铁基地聚合物凝胶，这能对以赤泥、偏高岭土、高炉矿渣和粉煤灰等工业固体废弃物为原料合成的建筑胶凝材料的配合比设计提供指导。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种铁基地聚合物凝胶及其制备方法和应用。本发明提供的铁基地聚合物凝胶能够有效提高建筑凝胶材料的强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铁基地聚合物凝胶，由包括以下质量份数的组分制备得到：

优选的，包括以下质量分数的组分；

优选的，所述可溶性铁盐为硝酸铁。

优选的，所述铁基地聚合物凝胶的钙硅比为1.0～2.0、铝硅比为1.0、铁硅比为4.0～8.0、水固比为6.0～10.0。

优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为15～20nm，所述纳米氧化铝的粒径为10～15nm。

本发明提供了上述铁基地聚合物凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氢氧化钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、可溶性铁盐和水依次进行超声混合和加热混合，得到混合料；

(2)对所述混合料依次进行保温和干燥，得到铁基地聚合物凝胶。

优选的，所述步骤(1)中超声混合的功率为120～180W，时间为4～6min；所述加热混合的温度为80～90℃，时间为60～90min。

优选的，所述保温的时间为1～10天，干燥的温度为60～80℃。

本发明提供了上述铁基地聚合物凝胶作为建筑凝胶材料掺杂料的应用。

优选的，所述铁基地聚合物凝胶在建筑凝胶材料中的掺杂量为1～2wt％。