一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法与流程

本发明涉及氯氧镁胶凝材料技术领域，具体为一种一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法，具体包括改善氯氧镁胶凝材料的耐水性，提高胶凝材料的强度及抑制吸湿返卤，延长胶凝材料的使用寿命等。

背景技术：

氯氧镁胶凝材料(简称氯氧镁水泥)是以一定浓度氯化镁溶液拌合氧化镁粉而形成的气硬性胶凝材料，主要水化产物是氯氧化镁[Mg₃(OH)₅Cl·4H₂O]及Mg(OH)₂。它具有早期强度高、速固化速度快、粘结性能优异、可加工性好等优点，同时还具有耐磨、耐高低温、轻质、防火、隔音、养护容易及生产过程绿色环保等特性。氯氧镁胶凝材料虽然有很多优点，但也同时存在后期强度低、耐水性差、易吸潮返卤、表面粉化等缺陷。耐水性差和吸湿返卤是制约氯氧镁胶凝材料应用的主要因素。通过改性的办法可以改变氯氧镁胶凝材料水化产物的显微结构，降低水化产物的溶解速率，一定程度上提高氯氧镁胶凝材料的耐水性，从而改善其性能。

胶凝材料的耐水性是其与水长期接触或在水的作用下继续保持性能不变的能力。素氯氧镁胶凝材料耐水性较差，随着在水中时间推移其硬化体强度逐渐降低，强度损失率可达40～70％。为解决氯氧镁胶凝材料耐水性差的缺点，国内外科研工作者进行了大量研究，所采用的方法可归纳为两种：一种是改变镁胶凝材料浆体的养护条件使其形成一些溶解度低的水化产物，即改变氯氧镁胶凝材料三元体系中水化产物组成和结构，此方法多见于日本、美国专利；另一种方法是在氯氧镁胶凝材料的原有组分中添加改性剂对其改性，所用改性剂包括有机、无机和其他类复合改性剂等。

然而，引入改性剂的方法近几年从硫酸盐作为抗水剂转向研究磷酸盐、有机酸以及水溶性和水乳型的高聚物抗水剂，但是一直没有很好解决这一问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的提供了一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料耐水性能，抑制吸湿返卤的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法，包括以下步骤：

1）将氯化镁与水于常温下混合，搅拌至氯化镁完全溶解；

2）向步骤1）中的溶液中加入改性剂有机硅，充分搅拌10-15min，得到有机硅混合卤水；

3）将改性剂淀粉加入轻烧氧化镁中，搅拌3-5min，得到混合粉体；

4）将混合卤水加入到混合粉体中，搅拌5-10min，即得到性能改善的氯氧镁胶凝材料。

所述的复合改性所用有机硅为正硅酸乙酯、甲基硅酸钠、硅烷偶联剂中的任意一种或两种；所用淀粉为支链淀粉。

所述的轻烧氧化镁的活性大于60%，氯化镁的含量大于45%；按轻烧氧化镁质量百分比计，有机硅用量为0.05%~1%，支链淀粉用量为2%~5%。

所述混合粉体与所述氯化镁水溶液的摩尔比为7～8∶1。

将改性后氯氧镁胶凝材料混合浆体倒入模具，室温养护24 h后脱模，再继续养护，可得到氯氧镁胶凝材料试块。

将改性后氯氧镁胶凝材料混合浆体加入到包括河沙、珍珠岩、植物纤维或玻璃纤维材料中，采用权利要求1所述的方法可制备成不同的氯氧镁制品。

改性氯氧镁胶凝材料水化产物物相晶型均匀，成短棒状的交错网状结构，可显著改善氯氧镁胶凝材料的耐水性，并提高强度，抑制吸潮返卤。

积极有益效果：1. 本发明所用复合改性剂由有机硅和支链淀粉组成，原料易得，改性工艺简单，成本低；2. 本发明的改性氯氧镁胶凝材料水化产物物相晶型均匀，成短棒状的交错网状结构，可显著改善氯氧镁胶凝材料的耐水性，抑制吸潮返卤；3. 将本发明的改性氯氧镁胶凝材料应用到制品中，可显著改善氯氧镁胶凝材料制品的耐水性，提高制品的强度，抑制吸湿返卤，延长使用寿命。

附图说明

图1为未改性氯氧镁胶凝材料扫描电镜下的微观形貌；

图2为0.6%正硅酸乙酯和3%支链淀粉改性样品扫描电镜下的微观形貌；

图3为甲基硅酸钠改性样品扫描电镜下的微观形貌；

图4为0.4%正硅酸乙酯和1%支链淀粉改性样品扫描电镜下的微观形貌。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的说明：

一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法，包括以下步骤：

1）将氯化镁与水于常温下混合，搅拌至氯化镁完全溶解；

2）向步骤1）中的溶液中加入改性剂有机硅，充分搅拌10-15min，得到有机硅混合卤水；

3）将改性剂淀粉加入轻烧氧化镁中，搅拌3-5min，得到混合粉体；

4）将混合卤水加入到混合粉体中，搅拌5-10min，即得到性能改善的氯氧镁胶凝材料。

所述的复合改性所用有机硅为正硅酸乙酯、甲基硅酸钠、硅烷偶联剂中的任意一种或两种；所用淀粉为支链淀粉。

所述的轻烧氧化镁的活性大于60%，氯化镁的含量大于45%；按轻烧氧化镁质量百分比计，有机硅用量为0.05%~1%，支链淀粉用量为2%~5%。

所述混合粉体与所述氯化镁水溶液的摩尔比为7～8∶1。

将改性后氯氧镁胶凝材料混合浆体倒入模具，室温养护24 h后脱模，再继续养护，可得到氯氧镁胶凝材料试块。

将改性后氯氧镁胶凝材料混合浆体加入到包括河沙、珍珠岩、植物纤维或玻璃纤维材料中，采用权利要求1所述的方法可制备成不同的氯氧镁制品。

改性氯氧镁胶凝材料水化产物物相晶型均匀，成短棒状的交错网状结构，可显著改善氯氧镁胶凝材料的耐水性，并提高强度，抑制吸潮返卤。

实施例1

一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法具体的原料用量为：轻烧氧化镁1000g 、氯化镁340g、支链淀粉30g 、正硅酸乙酯6 g 、水402 g。具体操作如下：

将轻烧氧化镁和支链淀粉在搅拌机中混合均匀，然后将制备好的正硅酸乙酯和氯化镁水溶液缓慢加入粉体中搅拌成浆。

将浆体注入模具中养护24 h，测其3 d、7 d、28 d抗压强度及其软化系数。

改性之后的胶凝材料抗压强度28 d达到126.65 Mpa，浸水28 d的软化系数为0.85，较改性前空白试样的28d抗压强度80.05 Mpa提高了58.21 %，软化系数较改性前的0.65提高了30.77 %。

实施例2

所述一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法，除所用有机硅为甲基硅酸钠外，原料用量、操作顺序、养护方式、测试方法等均与实例1相同，制得试样的28d抗压强度为118.64 Mpa，浸水28d的软化系数达到0.88，较改性前空白试样的28d抗压强度80.05 Mpa提高了32.52%，软化系数较改性前的0.65提高了26.14%。

实施例3

所述一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法，所用有机硅为正硅酸乙酯，用量为4g（轻烧氧化镁质量分数的0.4%），支链淀粉用量为10g（轻烧氧化镁质量分数的1%）。其他原料用量、操作顺序、养护方式、测试方法等均与实例1相同，制得试样的28d抗压强度为110.81 Mpa，浸水28d的软化系数达到0.79，较改性前空白试样的28d抗压强度80.05 Mpa提高了27.75%，软化系数较改性前的0.65提高了36.71%。

图1是未改性样品微观形貌图，图2是0.6%正硅酸乙酯和3%支链淀粉改性样品微观形貌。比较图1、图2，可以看出改性之后形成的晶相成短棒状生长并成网状结构，更加密实，这也是胶凝材料强度和软化系数提高的原因。图3是甲基硅酸钠改性样品微观形貌图，可以看出通过甲基硅酸钠的加入，氯氧镁胶凝材料微观形貌发生一定的改变，与正硅酸乙酯改性样品微观形貌较为相似，但是图3 明显比图2的网状交联程度更高，这也是软化系数较图2高的原因之一。图4为0.4%正硅酸乙酯和1%支链淀粉改性样品的微观形貌图，图4显示：随着改性剂正硅酸乙酯和支链淀粉用量的减少，样品微观形貌虽然发生一定的改变，但网状交联程度不如图2，这也是样品软化系数降低的原因。

综上所述，一种复合改性改善氯氧镁胶凝材料性能的方法完成了实验室性能测试，具备强度高、耐水性好的特点，该胶凝材料的吸潮返卤初步得到抑制，可进一步作为胶黏剂与轻质填料进行复合，制备建筑材料制品。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。