一种二氧化硅基复合物超分子胶凝材料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种二氧化硅基复合物超分子胶凝材料及其制备方法和应用。将无机粉体和/或植物屑、可溶性碱金属硅酸盐和/或改性碱金属硅酸盐、二氧化硅担载的金属硼复合氧化物、水分别按一定比例混合均匀后，室温下在模具中压制成型，成型后此胶凝材料将很快凝结成为具有相当强度的固体。本发明制备的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料有良好的防水、阻燃、节能、防霉防潮的功能，该超分子胶凝材料可作为节能环保建筑材料、防水材料、防火材料和防霉防潮材料应用。
【专利说明】一种二氧化硅基复合物超分子胶凝材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二氧化硅基复合物超分子胶凝材料及其制备方法和应用，属于无机功能材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]超分子胶凝材料中，由有机分子、有机无机、无机高分子构筑的超分子材料在防火、抗老化、防水等方面显示出不足之处。采用本发明技术胶凝快、不需烘烤、成本低、无排放、无污染、用水少。二氧化硅基复合物参与调控构筑的无机粉体和/或生物质粉胶凝材料具有很好的防水、防火、防霉、防潮性能，可用于新型节能环保建筑材料。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种低成本多功能二氧化硅基复合物超分子胶凝材料及其制备方法和应用。该方法条件温和，工艺过程简单，所得产品可用于节能环保建筑材料、防水材料、防火材料、防霉防潮材料。
[0004]本发明的技术方案具体如下:
[0005]一种二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其原料包括以下成分:
[0006](i)无机粉体和 /或植物屑，所述无机粉体选自无机矿物质粉体或工业无机废弃物粉体；和
[0007](ii)可溶性碱金属硅酸盐和/或改性碱金属硅酸盐；
[0008]和
[0009](iii) 二氧化硅担载的金属硼复合氧化物，所述金属硼复合氧化物选自碱土金属硼复合氧化物、过渡金属硼复合氧化物、碱土金属-过渡金属硼复合氧化物；
[0010]其中，可溶性碱金属硅酸盐和/或改性碱金属硅酸盐的总质量为无机粉体和/或植物屑总质量的0.2~5倍；二氧化硅担载的金属硼复合氧化物的质量是无机粉体和/或植物屑总质量的0.005~0.5倍。
[0011]所述的无机粉体为矿渣、粉煤灰、珍珠岩、石英粉中的一种或几种；所述的植物屑为稻壳屑、稻杆屑、木屑中的一种或几种。
[0012]所述可溶性碱金属娃酸盐为Na20.mSi02或K20.mSi02, m为正数，优选为Na20.3Si02O
[0013]所述担载的方式为复合担载或混合担载。本发明界定复合担载是通过化学作用结合在一起，混合担载指物理混合结合在一起，且混合担载中二氧化娃与被担载物，碱土金属硼复合氧化物、过渡金属硼复合氧化物、碱土金属-过渡金属硼复合氧化物，可以处于分离状态，即二氧化硅与被担载物可以分离存在于制备过程中。
[0014]所述二氧化硅担载的金属硼复合氧化物为4Zn0.B2O3.3Si02.H2O,Mg0.3Β203 *4Si02.2H20、Ca0.3Β203 *4Si02.2H20、2Ca0.3B203 *4Si02.2Η20、4Ζη0.B2O3.Η20、2Ba0.3B203.5Si02.H2O 中的一种或几种。
[0015]所述改性碱金属娃酸盐为含烷氧基的碱金属娃酸盐，优选为CH3CH2CH20.Na20.2Si02、CH30.K20.2Si02、CH3CH2CH20.Na20.3Si02、3CH30.Na20.2Si02中的一种或几种。
[0016]一种制备上述二氧化硅基复合物超分子胶凝材料的方法:将原料和水混合均匀，室温下在模具中压制成型，即可凝结成固体超分子胶凝材料；其中，可溶性碱金属硅酸盐及其水溶液的质量为无机粉体和/或植物屑总质量的0.2~5倍；二氧化硅担载的金属硼复合氧化物是无机粉体和/或植物屑总质量的0.005~0.5倍；水的用量<原料质量的5倍。
[0017]上述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料作为节能环保建筑材料、防水材料、防火材料和防霉防潮材料的应用。
[0018]本发明具有以下优点和有益效果:
[0019]采用本发明胶凝快、不需烘烤、成本低、无排放、无污染、用水少，成型后0.5小时后可固化，室温成型I~3天之后类超分子胶凝材料显示很好的强度。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]矿渣600g, Na20.3Si021 20g,4Zn0.B2O3.3Si02.H203g,水 400g,混合均匀后形成胶凝材料，在室温下压制成型，脱模，I天后，固体胶凝材料强度达到IMPa，防火难燃烧Al级，吸水率小于5%。
[0022]实施例2
[0023]稻壳屑100g, CH30.K20.2Si02100g, Mg0.3B203.4Si02.2H2050g,水 300g,混合均匀后形成胶凝材料，在室温下压制成型，脱模，I天后，固体胶凝材料强度达到2MPa，吸水率小于4%。
[0024]实施例3
[0025]粉煤灰600g,木屑 360g, CH3CH2CH20.Na20.2Si024800g,Ca0.3B203.4Si02.2H20480g，水50g，混合均匀后形成胶凝材料，脱模，3天后，固体胶凝材料强度达到5MPa，吸水率小于4%，防火A级。
[0026]实施例4
[0027]石英粉500g，Na20.3Si021500g, 4Zn0.B2O3.H20125g,水 50g，混合均匀后形成胶凝材料，在室温下压制成型，脱模，I天后，固体胶凝材料强度达到3MPa，防火难燃烧Al级，吸水率小于5%。
[0028]实施例5
[0029]粉煤灰600g,秸杆屑 360g,珍珠岩 100g, CH3CH2CH20.Na20.3Si02900g,2Ca0.3B203.4Si02.2H20110g，水100g，混合均匀后形成胶凝材料，脱模，I天后，固体胶凝材料强度达到3MPa，吸水率小于6%，防火A级。
[0030]实施例6
[0031]粉煤灰200g,木屑 360g，3CH30.Na20.2Si02680g, 2Ba0.3B203.5Si02.H2040g,水100g，混合均匀后形成胶凝材料，脱模，3天后，固体胶凝材料强度达到2MPa，吸水率小于5%，防火A级。
【权利要求】
1.一种二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于，其原料包括以下成分: (i)无机粉体和/或植物屑，所述无机粉体选自无机矿物质粉体或工业无机废弃物粉体；和 (ii)可溶性碱金属硅酸盐和/或改性碱金属硅酸盐； 和 (iii)二氧化硅担载的金属硼复合氧化物，所述金属硼复合氧化物选自碱土金属硼复合氧化物、过渡金属硼复合氧化物、碱土金属-过渡金属硼复合氧化物； 其中，可溶性碱金属硅酸盐和/或改性碱金属硅酸盐的总质量为无机粉体和/或植物屑总质量的0.2~5倍；二氧化硅担载的金属硼复合氧化物的质量是无机粉体和/或植物屑总质量的0.005~0.5倍。
2.根据权利要求1所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述的无机粉体为矿渣、粉煤灰、珍珠岩、石英粉中的一种或几种；所述的植物屑为稻壳屑、秸杆屑、木屑中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述可溶性碱金属娃酸盐为Na20.mSi02或K20.mSi02, m为正数。
4.根据权利要求1 所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述可溶性碱金属硅酸盐为Na20.3Si02。
5.根据权利要求1所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述改性碱金属硅酸盐为含烷氧基的碱金属硅酸盐。
6.根据权利要求5所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述含烷氧基的碱金属硅酸盐为 CH3CH2CH20.Na2O *2Si02,CH30.K20.2Si02、CH3CH2CH20.Na20.3Si02、3CHS0.Na20.2Si02中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述担载的方式为复合担载或混合担载。
8.根据权利要求1所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料，其特征在于:所述二氧化硅担载的金属硼复合氧化物为4Zn0.B2O3.3Si02.H2O, Mg0.3B203.4Si02.2H20、CaO *3B203 * 4Si02.2H20、2Ca0.3B203.4Si02.2Η20、4Ζη0.B2O3.H20、2Ba0.3B203.5Si02.H2O中的一种或几种。
9.一种制备权利要求1至8中任一项所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料的方法:将原料和水混合均匀，室温下在模具中压制成型，即可凝结成固体超分子胶凝材料；其中，可溶性碱金属硅酸盐和/或改性碱金属硅酸盐的总质量为无机粉体和/或植物屑总质量的0.2~5倍，二氧化硅担载的金属硼复合氧化物的质量是无机粉体和/或植物屑总质量的0.005~0.5倍，水的用量<原料质量的5倍。
10.权利要求1至8中任一项所述的二氧化硅基复合物超分子胶凝材料作为节能环保建筑材料、防水材料、防火材料和防霉防潮材料的应用。
【文档编号】C04B14/06GK104177056SQ201410446081
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】袁良杰, 李朗, 田迪, 韩畅, 袁荃 申请人:武汉大学