[发明专利]变高岭土水悬浮液及生产胶结组合物的方法

说明书

本发明涉及无机微粒材料的水悬浮液。

众所周知，所谓包括二氧化硅颗粒的二氧化硅微粒水悬浮液或浆液，与可固化胶结组合物中的水凝水泥掺混一起，可用于房屋、建筑等工业。这些悬浮液可使预混合成品易于输送和加至需要形成胶结组合物的其它成分中。大家知道，存在的二氧化硅会与碱性材料发生化学反应，如与作为促进固化与硬化而存在的水泥水合产物石灰发生反应。掺入二氧化硅作为胶结组合物的添加剂，改善了该组合物的性能，尤其可使其固化与硬化后压缩强度改善。

制备和应用二氧化硅微粒悬浮液或浆液不是理想的。它需要充分和强制混合，才能形成该悬浮液。完全分散二氧化硅颗粒有困难，或是不可能达到，反而造成有反应活性的团粒或结块。这些团粒会降低悬浮液中二氧化硅含量的有效性，并在固化及硬化时引起胶结材料严重胶凝、膨胀或开裂。另一方面，可掺入实际胶结组合物中的二氧化硅颗粒的最大剂量也被限制在10％(重)左右(以水泥存在干重量计)。

按照本发明的第一方面，在生产胶结组合物之前，适用于生产胶结组合物的水悬浮液包括水介质和悬浮于此水介质中的无机微粒材料，此无机微粒材料包括变高岭土(metakaolin)，而且是基本无石灰并具有凝硬活性的，该悬浮液pH值至少为7.5，此悬浮液形态稳定，具有象泥浆一样可流动的流变性，其中悬浮液包括一种增稠剂，可抑制悬浮液中无机微粒材料的沉降。悬浮液的流动性允许泵送、搅拌、计量等，可以输送至用户，现场加至胶结组合物中。

实质上，变高岭土具有很高的凝硬活性，它用作胶结组合物的添加剂是已知的。但是，已知和使用的是这种材料的干粉形式。按照本发明的第一方面，应用这种材料的水悬浮液，以前是不知道的。GB-A-2294259专利设想到了向变高岭土中加水，生产外观呈干粉状的产物材料。但是，其以前的说明书并未打算生产如这里所述的湿、稳定、不沉淀而可流动的变高岭土浆液。

造纸工业中，焙烧后高岭土颜料在水悬浮液中以低浓度使用。这些颜料在许多方面都完全不同于本发明组合物中用作无机固体材料的变高岭土。其差异归纳如下：

焙烧后高岭土颜料，是将高岭土在温度实际高于1000℃，如1050℃至1150℃下进行焙烧而生产的。在这样较高温度下经焙烧再冷却，出现了与原始晶相十分不同的再结晶。这些颜料基本无凝硬活性，因此不能用于这里所述的作为胶结材料的添加剂。

相反，变高岭土是在较低温下焙烧高岭土而生产的。高岭土经脱羟基变为无定形结构，而未进行再结晶。变高岭土的特征在于它可能是在开始发生脱羟基的温度400℃与发生放热相变的温度980℃之间对高岭土进行焙烧的产物。最好地是，按照本发明的第一方面，用于悬浮液中的变高岭土含化学结合水至少在5％以下，更具体地说1％以下，尤其在0.5％以下(重)(按在1000℃下点火2小时后所测定的重量损失计)。

变高岭土在添加水形成水悬浮液或水溶液时，其pH值在6至7之间。当这种悬浮液中的固体浓度(按干基计)为40％或更多时，尤其50％或以上时，该悬浮液的粘度会过高，如在2000mPa·s以上。但是，我们意外而有利地发现，如果添加碱性物质，增加该悬浮液的pH值，会使悬浮液的粘度降低到该悬浮液可用于类似使用二氧化硅微粒悬浮液的粘度水平。此外，在悬浮液中掺入增稠剂，可使悬浮液达到适度稳定及无沉淀的形态，有利于它适应输送至用户和方便用户使用的性能。

最好地是，按照本发明的第一方面悬浮液pH值是在7.5至9.5的范围，尤其8.5至9.0的范围。悬浮液PH值可通过单一添加适宜的碱或不同于石灰又基本不与已有变高岭土发生反应的东西加以调节。碱优选为市场易于提供的、对水悬浮液最终使用影响最小和经适宜pH调节可使剂量达到最少的材料。这种碱可选自氢氧化物、碱金属共轭基盐，如钠或钾的氢氧化物类、硅酸盐类或碳酸盐类。以干或溶液型的氢氧化钠作为pH调节剂是优选的。

添加的碱量取决于所用的具体碱及其浓度。一般，活性碱量远低于1％可能是达到所需pH所必要的。例如，要达到理想的pH8.5至9.0的范围，只需添加约0.2％(重)干氢氧化钠(按无机微粒材料干重计)。

最好地是，按照本发明的第一方面水悬浮液的固体浓度，按水介质中所含固体(无机固体颗粒材料)干重量计，达至少40％(重)，最好至少50％(重)，尽管它可达60％或以上。最大固体浓度是在该浓度下悬浮液应当仍然是湿而可流动的、稳定的浆液，这通过试验加以确定。悬浮液中最大固体浓度可以为约65％(重)，或某些情况下甚至为70％至80％(重)。