专利名称：蓄水发泡陶土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有高强度蓄积和缓释水功能的无机材料，具体涉及一种蓄水发泡陶土及其制备方法。
背景技术：
具有蓄积和缓释功能的材料均为有机高分子材料或天然纤维材料类，如吸水树脂，尿不湿等这类材料都具备吸收大于自身数十倍乃至数百倍的水的能力，但他们在吸收水分后会出现体积的强烈膨胀变形；此外有机高分子材料或天然纤维材料在自然条件下易于降解，因此它们多是作为一次性使用材料被广泛应用。陶粒是另一类蓬松多孔的轻质材料，在花卉盆景的栽培中替代土壤同样具备吸附水分的功能，但其缺陷在于制作工艺导致陶粒中的孔结构大多为开放型，其蓄积和缓释水的能力有限。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种在天然条件下稳定的具备高强度吸附水分，同时缓慢释放吸附水的蓄水发泡陶土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是蓄水发泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂、发泡剂和保气剂，各组份所占总重量百分比为天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂 47.5～49.25发泡剂 0.25～2.5保气剂0.5～1 水49-49.5其中天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂成份中的SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比为10-35∶65-90。
所述的天然土壤中为红土或黄土，所述的硅铝比调配剂为高岭土、水玻璃、煤矸石任意一种或二种以上的混合；当为选用天然土壤和硅铝比调配剂时，其中高岭土占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-30，水玻璃占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-10，煤矸石占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0～20，天然土壤占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的40-90；当只选用硅铝比调配剂时，其中高岭土占硅铝比调配剂总重量的90-95，水玻璃占硅铝比调配剂总重量的5～10，煤矸石占硅铝比调配剂总重量的0。
所述的发泡剂为碳酸氢纳、碳酸氢氨、双氧水、碳化钙、过氧乙酸、有机发泡剂(如AC发泡剂、DPT发泡剂)其任意一种或任意二种以上的混合。
所述的保气剂为聚乙烯醇、明矾其任意一种或二种的混合。
蓄水发泡陶土依据其自然裂开可以是多孔块状、角砾状、球状、粉末状。
蓄水发泡陶土的制备方法，其特征是按如下步骤实现1)、将天然土壤和硅铝比调配剂或者硅铝比调配剂的成份SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比为10-35∶65-90组成混合配料1；2)将重量百分比47.5～49.25的混合配料1与0.25～2.5的发泡剂混合配置于球磨机加工至＜200目为混合配料2；3)、加重量百分比为0.5～1的保气剂加于重量百分比49-49.5的水中配制成保气剂水溶液，将等重量的保气剂水溶液和混合配料2拌和成浆状；4)、将上述拌和成浆状的混合配料陈化1～12小时；5)、将陈化后的混合配料至于30～150℃升温发泡，并烘干形成发泡原料；6)、将发泡原料至于窑中，在800～1200℃烧制成蓄水发泡陶土，烧成时间为15-30分钟。
烧制用的窑炉是立窑、旋转窑、滚窑或其它烧砖用窑。
本发明具有在天然条件下稳定性好、具备高强度吸附水分、同时缓慢释放吸附水的特点。蓄水发泡陶土成品为白色由毛细作用控制的闭气孔吸附水土黄色、酱色或砖红色，其内部结构特征为气泡状，气泡直径一般＞0.2～2mm，密集分布；气泡形状一般为多边形，少数为椭圆形；气泡被外壁完整封闭形成闭气泡；如图1中a，b，c，指示的气泡均为闭气泡；气泡壁薄，厚0.01～0.1mm；相邻气孔孔壁交汇处无明显增大现象。气孔孔壁平滑(图1)，正交镜下显示气泡壁结构为纤维隐晶质结构(图2)。气泡壁结构的纤维隐晶质结构在隐晶质纤维之间构成大量的毛细管；利用毛细管作用原理实现水的蓄积和缓释。蓄水发泡陶土具有高达90～110％的吸水率，其抗压强度为0.368～0.5mpa。抗风化能力可达20年以上。在发泡陶土吸附的水中重力水占3.14-13.5％，由毛细作用控制的闭气孔吸附水占86.5-96.8％。其中重力水的释放时间释是发泡陶土饱和吸收水时间的7倍。而由毛细作用控制的闭气孔吸附水的释放则只受温度、湿度和植被等影响，发泡陶土故保水功能优越。
图1是用高岭土制备的吸水发泡陶土(单偏光×40)显示a，b，c，d，为闭气泡2是吸水发泡陶土(正交镜×100)气泡壁的显微结构，显示气泡壁为纤维隐晶质结构3是本发明实施例1样品的实体照片×3.2倍4是本发明实施例2样品的实体照片×3.2倍5是本发明实施例3样品的实体照片×3.2倍图具体实施方式
蓄水发泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂、发泡剂和保气剂，各组份所占总重量百分比为天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂 47.5～49.25发泡剂0.25～2.5保气剂0.5～1 水 49～49.5其中天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂成份中的SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比为10～35∶65～90。
蓄水发泡陶土的制备方法，其特征是按如下步骤实现1)、将天然土壤和硅铝比调配剂或者硅铝比调配剂的成份SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比为2-10∶90-98组成混合配料1；2)将重量百分比47.5～49.25的混合配料1与0.25～2.5的发泡剂混合配置于球磨机加工至＜200目为混合配料2；3)、加重量百分比为0.5～1的保气剂加于重量百分比49～49.5的水中配制成保气剂水溶液，将等重量的保气剂水溶液和混合配料2拌和成浆状；4)、将上述拌和成浆状的混合配料陈化1～12小时；5)、将陈化后的混合配料至于30～150℃升温发泡，并烘干形成发泡原料；6)、将发泡原料至于窑中，在800～1200℃烧制成蓄水发泡陶土，烧成时间为15-30分钟。
实施例1以SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8为10～35∶65～90的比率，用粒度为200目的高岭土、水玻璃为原料组成混合配料1a，其中高岭土重量百分比为42.5，水玻璃重量百分比为5；发泡剂为AC发泡剂，占重量百分比为2.5组成混合配料2a，将重量百分比为0.5的聚乙烯醇和0.5的明矾加入重量百分比49的水中配制成保气剂水溶液，按组成混合配料2a保气剂水溶液＝1∶1混合调制为糊状，经陈化后加热至40～60℃发泡，加热干燥，入窑升温至1100℃，30分钟烧成。该发泡陶土为白色、多空状单孔直径一般为0.2～2mm之间，孔洞密集分布均匀气孔形状一般为多边形，少数为圆形，80％以上的气孔均为闭气孔，孔壁薄，厚0.1～2mm；相邻气孔孔壁交会处无明显增大现象。比重0.476g/cm3，吸水率为110％(重量百分比)，抗压强度0.421Mpa.。如图3所示。
实施例2按SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8为10-35∶65-90的比率，用武汉产网纹红土、煤矸石、水玻璃为原料组成混合配料1b，混合配料1b所占总重量百分比为48，其中网纹红土重量占35；硅铝比调配剂煤矸石占10；硅铝比调配剂水玻璃占3；加重量百分比0.5酵母、0.5碳酸氢纳、1AC发泡剂组成混合配料2b，经球磨加工至＜200目，重量百分比为0.5的聚乙烯醇和0.5的明矾加入重量百分比49的水中配制成保气剂水溶液，将等重量的保气剂水溶液和混合配料2b拌和成浆状；经陈化后加热至40-90℃发泡，加热干燥，入窑升温至800-900℃，10-30分钟烧成。该发泡陶土为砖红色、多空状单孔直径一般为0.2～2mm之间，孔洞密集分布均匀气孔形状一般为多边形，少数为圆形，80％以上的气孔均为闭气孔，孔壁薄，厚0.3～2mm；相邻气孔孔壁交会处无明显增大现象。比重0.476g/cm3，吸水率为90％(重量百分比)，抗压强度0.5Mpa.。如图4所示。
实施例3按SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8为2～6％∶94～98％的比率，用西安产黄土、高岭土、煤矸石原料组成混合配料1c，混合配料1c所占总重量百分比为48，其中黄土重量为混合配料1c重量百分比50，硅铝比调配剂高岭土重量为混合配料1c重量百分比30，硅铝比调配剂煤矸石其重量为混合配料1c重量百分比的20；加重量百分比0.5酵母、0.5碳酸氢纳、1AC发泡剂组成混合配料2c，经球磨加工至＜200目，重量百分比为0.5的聚乙烯醇和0.5的明矾加入重量百分比49的水中配制成保气剂水溶液，将等重量的保气剂水溶液和混合配料2c拌和成浆状；经陈化后加热至40-90℃发泡，加热干燥，入窑升温至0～1000℃30分钟烧成。该发泡陶土为黄色、多空状单孔直径一般为0.2～2mm之间，孔洞密集分布均匀气孔形状一般为多边形，少数为圆形，80％以上的气孔均为闭气孔，孔壁薄，厚0.3～2mm；相邻气孔孔壁交会处无明显增大现象。比重0.476g/cm3，吸水率为90％(重量百分比)，抗压强度1.0Mpa.。如图5所示。
权利要求
1.蓄水发泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂、发泡剂和保气剂，各组份所占总重量百分比为天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂 47.5-49.25 发泡剂 0.25-2.5保气剂0.5-1 水49-49.5其中天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂成份中的SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比为10-35∶65-90。
2.根据权利要求1所述的蓄水发泡陶土，其特征是所述的天然土壤中为红土或黄土，所述的硅铝比调配剂为高岭土、水玻璃、煤矸石任意一种或二种以上的混合；当为选用天然土壤和硅铝比调配剂时，其中高岭土占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-30，水玻璃占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-10，煤矸石占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-20，天然土壤占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的40-90；当只选用硅铝比调配剂时，其中高岭土占硅铝比调配剂总重量的90-95，水玻璃占硅铝比调配剂总重量的5-10，煤矸石占硅铝比调配剂总重量的0。
3.根据权利要求1所述的蓄水发泡陶土，其特征是所述的发泡剂为碳酸氢纳、碳酸氢氨、双氧水、碳化钙、过氧乙酸、有机发泡剂任意一种或任意二种以上的混合。
4.根据权利要求3所述的蓄水发泡陶土，其特征是所述的有机发泡剂为AC发泡剂、DPT发泡剂其任意一种或二种的混合。
5.根据权利要求1所述的蓄水发泡陶土，其特征是所述的保气剂为聚乙烯醇、明矾其任意一种或二种的混合。
6.蓄水发泡陶土的制备方法，其特征是按如下步骤实现1)、将天然土壤和硅铝比调配剂或者硅铝比调配剂的成份SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比为2-10∶90-98组成混合配料1；2)将重量百分比47.5-49.25的混合配料1与0.25-2.5的发泡剂混合配置于球磨机加工至＜200目为混合配料2；3)、加重量百分比为0.5-1的保气剂加于重量百分比49-49.5的水中配制成保气剂水溶液，将等重量的保气剂水溶液和混合配料2拌和成浆状；4)、将上述拌和成浆状的混合配料陈化1-12小时；5)、将陈化后的混合配料至于30-150℃升温发泡，并烘干形成发泡原料；6)、将发泡原料至于窑中，在800-1200℃烧制成蓄水发泡陶土，烧成时间为15-30分钟。
7.根据权利要求6所述的蓄水发泡陶土的制备方法，其特征是所述的天然土壤中为红土或黄土，所述的硅铝比调配剂为高岭土、水玻璃、煤矸石任意一种或二种以上的混合；当为选用天然土壤和硅铝比调配剂时，其中高岭土占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-30，水玻璃占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-10，煤矸石占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的0-20，天然土壤占天然土壤和硅铝比调配剂总重量的40-90；当只选用硅铝比调配剂时，其中高岭土占硅铝比调配剂总重量的90-95，水玻璃占硅铝比调配剂总重量的5-10，煤矸石占硅铝比调配剂总重量的0。
全文摘要
本发明涉及一种具有高强度蓄积和缓释水功能的无机材料，具体涉及一种蓄水发泡陶土及其制备方法。蓄水发泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂、发泡剂和保气剂，各组份所占总重量百分比为天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂47.5－49.25、发泡剂0.25－2.5、保气剂0.5－1、水49－49.5，其中天然土壤和硅铝比调配剂或硅铝比调配剂成份中的SiO
文档编号C04B38/02GK1480428SQ03128340
公开日2004年3月10日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日
发明者安黛宗, 肖劲东, 刘珩, 蓝剑强 申请人:中国地质大学(武汉)