专利名称：：固化剂和聚合物及方法
技术领域：
：本发明涉及物料聚合或物料粘合的技术，特别是固化剂和聚合物及方法。技术背景在各种建设工程中，需要对物料进行粘合固化以形成结构件或防护层。虽然现有的粘合固化技术有水泥混凝土技术、凝石成型技术、有机胶粘结技术等等，能够满足各种工程建设的需求，但是，这些技术也不可避免地、直接或间接地给环境造成了日益严重的污染或损害，或者，这些技术本身也有其局限性。因此，研发成功一种通用性好、且有利于环境保护的甩于物料聚合或物料粘合的固化剂是科研与工程技术人员所面临的一个重要课题。毫无疑问，这样的固化剂将有力推动生活、工业废弃物渣料的处理及其再资源化的进程，为各种建设工程提供绿色环保的结构件或防护层。鉴于此，本发明人通过试验含磷的酸或含磷的盐与氧化物或氢氧化物进行混合的无机化学过程得到了本发明所述的固化剂。
发明内容本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供固化剂，所述固化剂通用性好，能够用于物料聚合或对物料进行粘合固化以形成结构件或防护层。本发明还提供固化剂的制备方法，采用所述制备方法，有利于得到通用性好的固化剂。本发明还提供聚合物的固化方法，采用所述固化方法，能够推动生活、工业废弃物渣料的处理及其再资源化的进程，为各种建设工程提供绿色环保的结构件。当然，采用上述固化剂将修筑道路的砂石、泥土等聚合起来或者粘合固化就能够形成路面。本发明还提供聚合物。本发明的技术方案如下固化剂，其特征在于包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐。所述氧化物为金属氧化物。所述氢氧化物为金属氢氧化物。所述含磷的酸为磷酸、高磷酸或次磷酸。所述含磷的盐为磷酸盐、高磷酸盐或次磷酸盐。所述第一组物料为粉末状，所述第二组物料采用含磷的盐，所述含磷的盐为粉末状，并将两类粉末混匀成粉剂型固化剂。所述粉剂型固化剂通过加水搅和形成浆料后引发化学固化反应。所述第一组物料与所述第二组物料混合，通过加水或利用含磷的酸中所具有的水分调成浆料。还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种弱酸。所述弱酸为硼酸或草酸。还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种建筑颜料。还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种纤维。所述第一组物料和第二组物料的重量比为1:(0.29.5)。所述第一组物料和第二组物料的重量比为1:(0.53.5)。所述第一组物料和第二组物料的重量比为1:(0.751.5)。固化剂的制备方法，其特征在于包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐；采用粉末状的第一组物料,以及第二组物料中粉末状的含磷的盐，并将两类粉末混匀成粉剂型固化剂；或者，将所述第一组物料与所述第二组物料混合，通过加水或利用含磷的酸中所具有的水分调成浆料。还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种弱酸。聚合物的固化方法，其特征在于将上述的固化剂与其他物质搅和形成聚合物浆料；待聚合物浆料固化后，得到聚合物产品。所述聚合物浆料中含水重量比360%。所述其他物质包括以下物质中的一种或超过一种的组合各种固体物。所述固体物包括砂石、泥土、生活废弃物渣料和/或工业废弃物渣料。聚合物，包括固化剂和待固化的物料，其特征在于所述固化剂是上述的固化剂。本发明的技术效果如下本发明的固化剂和聚合物及方法，解决了对各种物质进行聚合固化的实用化问题。所述固化剂是一种通用性好、且有利于环境保护的用于物料聚合或物料粘合的固化剂，其广泛应用将有力推动生活、工业废弃物渣料的处理及其再资源化的进程，从而为各种建设工程提供绿色环保的结构件或防护层。当然，采用上述固化剂将修筑道路的砂石、泥土等聚合起来或者粘合固化就能够形成路面。本发明对于生活、工业废弃物渣料的处理具有就地资源化的特点。具体实施方式本发明涉及物料聚合或物料粘合的技术，特别是固化剂和聚合物及方法。所述固化剂，包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐。所述固化剂，还可以包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种弱酸，例如硼酸或草酸。所述弱酸与第一组物料形成混合物，所述弱酸在该混合物中所占重量比为010%。所述固化剂，还可以包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种建筑颜料。所述固化剂，还可以包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种纤维。所述氧化物可以为碱性氧化物。所述氧化物可以为金属氧化物。所述氢氧化物可以为金属氢氧化物。所述含磷的酸可以为磷酸、高磷酸或次磷酸。所述含磷的盐可以为磷酸盐、高磷酸盐或次磷酸盐。所述第一组物料为粉末状，所述第二组物料采用含磷的盐，所述含磷的盐为粉末状，并将两类粉末混匀成粉剂型固化剂。所述粉剂型固化剂通过加水搅和形成浆料后引发化学固化反应。所述固化剂，还可以直接制备成浆料现场使用，即将所述第一组物料与所述第二组物料混合，通过加水或利用含磷的酸中所具有的水分调成浆料。所述第一组物料和第二组物料的重量比为1:(0.29.5)，也可以选用1:(0.53.5)，也可以选用1:C0.75L5)，例如1:1，1:0.8，1:6，1:9，1:0.3，1:3，1:1.3,1:5等等。所述固化剂的制备方法，包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐；采用粉末状的第一组物料，以及第6二组物料中粉末状的含磷的盐，并将两类粉末混匀成粉剂型固化剂；或者，将所述第一组物料与所述第二组物料混合，通过加水或利用含磷的酸中所具有的水分调成浆料。所述固化剂的制备方法，还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种弱酸；所述弱酸与第一组物料混合后，再与第二组物料混合；或者所述弱酸与第二组物料混合后，再与第一组物料混合。所述聚合物的固化方法，将上述的固化剂与其他物质搅和形成聚合物浆料；待聚合物桨料固化后，得到聚合物产品。所述聚合物浆料中含水重量比360%，也可以选用540%，具体选择中还包括1050%等等，例如5%，8%，20%，30%，58%，等等。所述其他物质包括以下物质中的一种或超过一种的组合各种固体物。所述固体物包括砂石、泥土、生活废弃物渣料或工业废弃物渣料。例如粉煤灰、煤矸石、冶金渣、建筑垃圾等工业废弃物渣料。例如矿石废渣，金属废屑，木屑，废玻璃，废旧轮胎，等等。当然，采用上述固化剂将修筑道路的砂石、泥土等聚合起来或者粘合固化就能够形成路面。本发明对于生活、工业废弃物渣料的处理具有就地资源化的特点。氧化物可以是元素周期表中属第一、二、三、四主族金属的氧化物，以及第四、五、六周期过渡金属的氧化物。氢氧化物可以是元素周期表中是第一、二、三、四主族金属的氢氧化物，以及第四、五、六周期过渡金属的氢氧化物。粉末制备可以采用粉碎和/或球磨处理的方式。聚合物可以通过将上述括固化剂和待固化的物料混合制成。本发明所描述的固化剂可用于粘合几乎所有已知的材料，而且其零排放、低温过程、无须外界提供额外能量及极高的粘合效率等特征，将在节能减排、提高资源利用率、排放物处理和再资源化方面发挥重要作用。例如，本发明将为对所有无害废弃物的再利用或对所有有害废弃物的处理提供优质高效的覆盖性方案。表1为具体实施时选用的原料化合物:表l:原料化合物列表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明的应用范围1.在建筑结构材料方面包括高强结构材料，在建筑及其它工业领域大量回收使用废弃物；建筑产品；道路维修(包括低温环境下)；密封剂；防火隔离材料；无机粘合剂等等。2.在固体废弃物处理方面包括污染的固体、液体及泥浆的处理；任何有害金属、低放射性废弃物、核废料的化学稳定化及物理固封；受污染的碎片，金属及非金属设备的封存;高效回收利用废弃物粉煤灰，矿石废渣，金属废屑，木屑，废玻璃，废旧轮胎等等。3.在石油及天然气钻井方面包括超级固封剂；带状隔离层；钻探孔的稳/固定；横向钻井用高强水泥；碎片、岩屑的固定等等。4.在生物陶瓷方面包括牙科用陶瓷材料；人造骨用陶瓷材料等等。5.在耐火材料方面包括可注塑成型的防火，阻燃材料；铸造大尺寸坩锅及组件等等。使用本发明的某些聚合物产品的性能参数1.密度L72.0g/cc,可随填料和添加剂而改变。2.孔隙度外观孔隙度约为0，内部有极少量孔隙，可人为引起孔隙。3.抗压强度最高可达85MPa，可随填料及添加剂而改变。4.抗弯强度最高可达12MPa，添加纤维等可增强抗弯强度。5.断面韧性0.31，添加纤维、晶须等可增强韧性。6.水稳定性在PH3.511范围内稳定。7.热膨胀系数约10—5/°C，随添加物而变化。8.阻燃性固化剂阻燃性极好，即使与木屑混合也具很好的阻燃性。9.热稳定性粘合剂热稳定性极好，成品热稳定性可能受添加物影响。10.抗幅射性抗幅射性(Beta,Gamma,中子等射线)强。11.填充物类型任何固体物,包括矿渣或其它工业/生活废弃物。12.固化剂与填充物比例1:(0.320)，固化剂本身也可以直接做涂料使用。13.水用量水在最终产物中所占的重量比为360%，对添加物及其粒度很敏感。M.成型时间几分钟到几小时，少量添加物(例如硼酸或草酸等弱酸)可改变成型速度。15.成型前的浆料粘度聚合物浆料粘度2001000厘泊，可通过加入某些添加物改变粘度。16.产热放热过程，可在低温下固化，可通过对添加物的预处理控制放热量。17.浆料的PH值范围由强酸性到中性液，产品的PH值约为8。18.固化成型工艺过程可以选择浇铸、挤压、喷涂等，可依成型过程调节组成。19.表面质地从光滑到粗糙，取决于模具。20.颜色纯固化剂为瓷白色，可通过加入陶瓷用颜料等改变其颜色。21.固化成型时的尺寸变化略微膨胀，可依复杂的模具形状成型。22.生产设备可以利用混凝土生产设备，固化剂与被固化材料间具有紧密键合。本发明是关于物料聚合或物料粘合的技术，特别是固化剂和聚合物及方法。所述固化剂包括一种或多种氧化物或氢氧化物以及一种或多种磷酸或磷酸盐。所述方法包括以下主要步骤根据被固化物特性分类并在必要情况下进行粉碎及/或球磨等预处理；根据被固化物特性选定并制备相应的固化剂；将所制备的固化剂与被固化物充分混合；将所得混合物与适量的水混合并搅拌制成浆料并将所得浆料注入模具固化成型。本发明对几乎所有已知的材料都具有很强的粘合、固化能力。其中，所述的固化剂原料化合物包括了碱性氧化物或氢氧化物，或多种碱性氧化物、氢氧化物的混合物。并且，所述的固化剂原料化合物包括了磷酸或磷酸盐，或多种磷酸盐及磷酸的混合物。并且，固化剂(也可以做封装剂使用)中的碱性氧化物或氢氧化物，或多种碱性氧化物、氢氧化物的混合物与磷酸或磷酸盐，或多种磷酸盐及磷酸的混合物的重量比为1:0.2至1:9.5，具体选择中还包括1:(0.53.5)，1:(0.751.5)等，并且，所述固化剂可用于几乎所有已知材料的粘合与固化。并且，所述固化剂与被固化物通过加入一定量的水而引发化学固化反应。并且，水在最终产物中所占的重量比为5%-40%。并且，通过加入不同颜色的建筑颜料，可制备出相应颜色的最终产物。并且，通过加入不同种类的纤维，可改善最终产物的力学性能。并且，所述的氧化物和氢氧化物包括但不限于第一、二、三、四主族金属的氧化物或氢氧化物，第四、五、六周期过渡金属的氧化物或氢氧化物。并且，所述的酸或相应的酸根离子或相应的盐包括已知的所有种类的磷酸及相应的磷酸根离子或磷酸盐。所述的磷酸盐或硫酸盐包括但不限于钠,钾的各种磷酸盐。并且，所述的少量添加剂包括但不限于硼酸，草酸等。并且，所述的第一、二、三、四主族金属的氧化物可以是Li20，Mg0，A1203，GaO,Si02等；所述的氢氧化物可以是Mg(0H)2，Ca(0H)2，Ca(0H)2，NaOH，K0H等；所述的第四、五、六周期过渡金属的氧化物可以是Ti02，FeA，Zr0，W03等;所述的氢氧化物可以是Mn(OH)2，Zr(OH)2等。并且，所述的磷酸盐可以是磷酸二氢钾/钠，磷酸氢二钾/钠等。相比已有发明，本发明极大地扩大了原料化合物的适用配比范围，本技术及其产品的综合应用成本使本发明具有重大经济价值。从固化剂产品到聚合物产品的连续制造工艺，包括以下步骤1)对所述的第一、二、三、四主族金属的氧化物(可以但不限于是"20，Mg0，A1203，GaO,Si02等)或氢氧化物(可以但不限于是Mg(0H)2，Ca(0H)2，Ca(0H)2，NaOH，K0H等)；或所述的第四、五、六周期过渡金属的氧化物(可以但不限于是Ti02，Fe203，Zr0，W03等)或氢氧化物(可以但不限于是Mn(0H)2，Zr(0H)2等)进行预处理使之成为粉末状；需要时，可对其进行热处理，即加热以除去小分子附着物。2)对经1)所得的粉末状物料加入一定量的硼酸或草酸，以调控固化反应的速度，加入的硼酸或草酸在与被加入粉末状物料所形成的混合物中所占的重量比为0%-10%，对所得的第一混合物进行均匀混合。3)对经2)所得的第一混合物中加入磷酸或磷酸盐，或多种磷酸盐及磷酸的混合物，第一混合物与磷酸或磷酸盐，或多种磷酸盐及磷酸的混合物的重量比为1:0.2至19.5。4)对经3)所得的第二混合物进行均匀混合，5)对经4)所得的第二混合物中加入经过予处理的废弃物，废弃物在最终产物中所占的重量比为15%至95%。6)对经5)所得的第三混合物进行均匀混合。7)对经6)所得的第三混合物中加入一定量的水并均匀混合，形成浆料；水在最终产物中所占的重量比为5%-40%;如果前述的步骤3)使用了磷酸，则酸中所含水份应计入总的水含量中。8)将经7)所得的浆料注入塑料模具中固化成型。也可以采用其他模具，例如建筑模板模具等。步骤5)所述的废弃物的预处理是指对大尺寸的固体废弃物进行粉碎研磨及对液态废弃物进行水含量测定，液态废弃物的含水量应计入总的水含量中。综上所述，本发明的工艺过程可简述为根据被粘合物特性分类并在必要情况下进行粉碎及/或球磨等预处理；根据被粘合物特性选定并制备相应的粘合剂；将所制备的粘合剂与被粘合物充分混合；将所得混合物与适量的水混合并搅拌制成浆料并将所得浆料注入模具固化成型。本发明特征室温过程，无需额外能量；快速形成坚硬、致密的准陶瓷成品；成品性能及成型过程可调控；多数情况下，产品固化成型时有微小膨胀，因而可形成良好的密封产品，致密性极好。本技术/产品所具有的独特优异的性能使其可广泛应用于1，利用无害废弃物生产建筑产品(如砖块、瓦片、瓷砖、防火墙隔离板等等)；高抗压强结构材料；可喷涂的超级防火隔离层；钻井用水泥及密封材料；密封涂层。2，对有害废弃物进行安全封装；放射性污染物的无泄露密封处理；有害混合物及放射性材料(液态或固态)的安全封存。实施例一粉煤灰粘合以粉煤灰作被粘合物，以MgO和KH2P04按前述配比混合作为粘合剂，遵循前述被粘合物/粘合剂之配比并按前述方法制备出坚硬、密实的产品。产品在空气中存放数月外观及性能无变化。在水中浸泡数周外观及性能亦无变化。实施例二炼钢厂废渣粘合以炼钢厂废渣作被粘合物，以MgO和KH2P04按前述配比混合作为粘合剂，遵循前述被粘合物/粘合剂之配比并按前述方法制备出坚硬、密实的产品。产品在空气中存放数月外观及性能无变化。在水中浸泡数周外观及性能亦无变化。实施例三碎砖及碎混凝土粘合以碎砖及碎混凝土作被粘合物，以MgO和KH2P04按前述配比混合作为粘合剂，遵循前述被粘合物/粘合剂之配比并按前述方法制备出坚硬、密实的产品。产品在空气中存放数月外观及性能无变化。在水中浸泡数周外观及性能亦无变化。实施例四河沙粘合以干河沙作被粘合物，以MgO和KH2P04按前述配比混合作为粘合剂，遵循前述被粘合物/粘合剂之配比并按前述方法制备出坚硬、密实的产品。产品在空气中存放数月外观及性能无变化。在水中浸泡数周外观及性能亦无变化。实施例五泥土粘合以干泥土作被粘合物，以Mg0和KH2P04按前述配比混合作为粘合剂，遵循前述被粘合物/粘合剂之配比并按前述方法制备出坚硬、密实的产品。产品在空气中存放数月外观及性能无变化。在水中浸泡数周外观及性能亦无变化。无机粘合剂的制备方法包括以下主要步骤-a)将粉末状的一种或多种氧化物或氢氧化物的混和物与少量的弱酸充分混和。所述弱酸包括但不限于硼酸或草酸。所述弱酸在混和物中所占重量比为0%-10%。b)往a)所得之第一混和物中按一定比例加入一种或多种磷酸或磷酸盐。c)将b)所得之第二混和物均匀混和。d)往c)所得之第二混和物中按一定比例加入一种或多种添加物。添加物可以是塑料或橡胶以外的任何固体物质。添加物包括但不限于粉煤灰、煤矸石、冶金渣、建筑垃圾等。e)将b)所得之第三混和物均匀混和。所述各主要步骤之原材料添加顺序可变。所述粘合剂可以用于粘合几乎所有的已知的材料。固化过程通过加入一定量的水而引发，水在最终产物中所占的重量比为3%-60%。粘合剂及固化过程，通过加入不同颜色的建筑颜料，可制备出相应颜色的最终产物。粘合剂及固化过程，通过加入不同种类的纤维，可改善最终产物的力学性能。应当指出，以上所述实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。权利要求1.固化剂，其特征在于包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐。2.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述氧化物为金属氧化物。3.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述氢氧化物为金属氢氧化物。4.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述含磷的酸为磷酸、高磷酸或次磷酸。5.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述含磷的盐为磷酸盐、高磷酸盐或次磷酸盐。6.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述第一组物料为粉末状，所述第二组物料采用含磷的盐，所述含磷的盐为粉末状，并将两类粉末混匀成粉剂型固化剂。7.根据权利要求6所述的固化剂，其特征在于所述粉剂型固化剂通过加水搅和形成浆料后引发化学固化反应。8.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述第一组物料与所述第二组物料混合，通过加水或利用含磷的酸中所具有的水分调成浆料。9.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种弱酸。10.根据权利要求9所述的固化剂，其特征在于所述弱酸为硼酸或草酸。11.根据权利要求l所述的固化剂，其特征在于还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种建筑颜料。12.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种纤维。13.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述第一组物料和第二组物料的重量比为l:(0.29.5)。14.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述第一组物料和第二组物料的重量比为1:(0.53.5)。15.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于所述第一组物料和第二组物料的重量比为1:(0.751.5)。16.固化剂的制备方法，其特征在于包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐；采用粉末状的第一组物料，以及第二组物料中粉末状的含磷的盐，并将两类粉末混匀成粉剂型固化剂；或者，将所述第一组物料与所述第二组物料混合，通过加水或利用含磷的酸中所具有的水分调成浆料。17.根据权利要求16所述的固化剂的制备方法，其特征在于还包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种弱酸。18.聚合物的固化方法，其特征在于将权利要求1-15之一所述的固化剂与其他物质搅和形成聚合物浆料；待聚合物浆料固化后，得到聚合物产品。19.根据权利要求18所述的聚合物的固化方法，其特征在于所述聚合物浆料中含水重量比360%。20.根据权利要求18所述的聚合物的固化方法，其特征在于所述其他物质包括以下物质中的一种或超过一种的组合各种固体物。21.根据权利要求20所述的聚合物的固化方法，其特征在于所述固体物包括砂石、泥土、生活废弃物渣料和/或工业废弃物渣料。22.聚合物，包括固化剂和待固化的物料，其特征在于所述固化剂是权利要求1-15之一所述的固化剂。全文摘要本发明提供固化剂，所述固化剂通用性好，能够用于物料聚合或对物料进行粘合固化以形成结构件或防护层，其特征在于包括第一组物料和第二组物料，第一组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种氧化物，各种氢氧化物；第二组物料包括以下物料中的一种或超过一种的组合各种含磷的酸，各种含磷的盐。本发明还提供固化剂的制备方法，聚合物的固化方法，聚合物。文档编号C04B12/02GK101328031SQ20081011770公开日2008年12月24日申请日期2008年8月4日优先权日2008年8月4日发明者颉任,胡中波,黄小康申请人:北京赛力格科技发展有限公司