专利名称：多元硅铝复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型无机非金属材料，具体为一种多元硅铝复合材料，以及这种 材料的制备方法。
背景技术：
1985年法国科学家J. Davidovits提出了一种利用粘土制备胶凝材料的方法，其 应用范围与水泥、陶瓷相近，由于种种胶凝材料的主要原料是粘土(高岭土)，材料来源十 分广泛，且具有能耗大、污染小的独特优点，因而逐渐与建材的生产和建筑工程中。但是，这 种胶凝材料也存在有不足之处由于化学组成、微观结构和活性成分波动较大，致使难以制 成性能稳定的制品，尤其是制品的韧性小，脆性大，因而制约了这种材料的推广和应用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种新型多元硅铝复合材料，以解决现有技术的上述诸 多问题。本发明的另一个目的是为了提供这种多元硅铝复合材料的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。一种多元硅铝复合材料，由甲、乙、丙三组分组成，三组分的质量比为 1 0.3-1 0.05-0. 2;其中，甲组分为粉状原料，是以高岭土为主要成分的多元硅铝混合 物，乙组分为液体原料，是硅酸钠与氢氧化钠混合物，丙组分为增强纤维。所述的甲组分中，按质量百分比计，高岭土为30% -70%，其他混合料为 30% -70%。所述的其他混合料为硅灰、粉煤灰、煤矸石、矿渣、水淬炉渣中的一种或几种 混合，根据其活性调整掺量，活性高者，取低值；活性低者，取高值。所述混合物的粒度为 200-600 目。所述的乙组分中，硅酸钠与氢氧化钠水溶液混合的质量比为1 0.4-1 1;其 中，硅酸钠的模数为2-3. 3，氢氧化钠溶液的浓度为10mOl/L-14mOl/L。所述的丙组分中，其增强纤维由耐碱玻璃纤维的短纤维和PVA纤维的短纤维混合 组成，混合比例为1 0.1-1 2。所述的甲、乙、丙三组分，在使用前混合搅拌均勻即可。制备上述多元硅铝复合材料的方法，其具体步骤如下1)煅烧，将高岭土(或煤矸石)在650°C -750°C温度下煅烧1. 5-3小时；2)混合，按照上述组分和含量称取甲(煅烧后的)、乙、丙三组分，混合，搅拌均 勻；3)成型，将步骤2)的混合物放入真空挤泥机中，通过模具挤压成型；4)封装，以塑料薄膜将步骤3)中挤压成型的坯体密闭封装；5)养护，在常温下静置24小时以上，再采用55°C -65°C蒸汽养护24小时后，移至 常温场地，放置一个月。
本发明的多元硅铝复合材料及其制备方法，克服了常规胶凝材料的许多缺点，提 高了韧性和强度。并且具有低碳排放、能耗低、渗透率低、导热率低、耐高温、抗腐蚀、取材广 泛、工艺简单和成本低等特点。此外，本发明的多元硅铝复合材料的制品，还具有可以回收 再利用的独特性能。因此应用范围极为广泛，不仅可以取代部分水泥制品，还可取代部分金 属和陶瓷，用于结构部件、模具材料等制品；也可以作为地下耐腐蚀管道；在通讯设施、道 路桥梁和军事设施等领域也有广阔的应用前景。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术要点。实施例11、将高岭土、煤矸石在700°C温度下煅烧2小时，粒度为600目，称取煅烧后的高岭 土 10kg，煅烧后的煤矸石10kg，并称取400目矿渣10kg，300目粉煤灰15kg，混合搅拌，作为 甲组分。2、称取浓度为lOmol/L的氢氧化钠溶液5. 5kg，与模量为3的硅酸钠溶液8kg混合 搅拌，静置24小时，作为乙组分。3、称取2cm长的耐碱玻璃纤维2kg，与2cm长的PVA短纤维1kg，混合后作为丙组 分。4、将甲、乙、丙三组分混合搅拌放入真空挤泥机中加压成型，以塑料薄膜将挤出的 密闭封装；在常温下静置24小时，再采用60°C蒸气养护24小时后，移至常温场地，放置一 个月。实施例21、将高岭土、煤矸石在650°C温度下煅烧2小时，粒度为200目，称取煅烧后的高岭 土 20kg，称取300目粉煤灰20kg，硅灰5kg，400目矿渣15kg，混合搅拌，作为甲组分。2、称取浓度为12mol/L的氢氧化钠溶液10kg，与模量为2的硅酸钠溶液20kg混合 搅拌，静置24小时，作为乙组分。3、称取2cm长的耐碱玻璃纤维3kg，与2cm长的PVA短纤维3kg，混合后作为丙组 分。4、将甲、乙、丙三组分混合搅拌放入真空挤泥机中加压成型，以塑料薄膜将挤出的 密闭封装；在常温下静置24小时，再采用60°C蒸气养护24小时后，移至常温场地，放置一 个月。实施例31、将高岭土、煤矸石在750°C温度下煅烧2小时，粒度为300目，称取煅烧后的高岭 土 40kg，并称取400目矿渣10kg混合搅拌，作为甲组分。2、称取浓度为14mol/L的氢氧化钠溶液25kg，与模量为2. 6的硅酸钠溶液25kg混 合搅拌，静置24小时，作为乙组分。3、称取1cm长的耐碱玻璃纤维3kg，与1cm长的PVA短纤维7kg，混合后作为丙组 分。4、将甲、乙、丙三组分混合搅拌放入真空挤泥机中加压成型，以塑料薄膜将挤出的 密闭封装；在常温下静置24小时，再采用60°C蒸气养护24小时后，移至常温场地，放置一个月即可。实施例41、将高岭土、煤矸石在680°C温度下煅烧2. 5小时，粒度为400目，称取煅烧后的高 岭土 30kg，并称取400目矿渣IOkg混合搅拌，作为甲组分。2、称取浓度为13mol/L的氢氧化钠溶液10kg，与模量为2. 8的硅酸钠溶液15kg混 合搅拌 ，静置24小时，作为乙组分。3、称取Icm长的耐碱玻璃纤维3kg，与2cm长的PVA短纤维5kg，混合后作为丙组 分。4、将甲、乙、丙三组分混合搅拌放入真空挤泥机中加压成型，以塑料薄膜将挤出的 密闭封装；在常温下静置24小时，再采用55°C蒸气养护24小时后，移至常温场地，放置一 个月即可。实施例51、将高岭土、煤矸石在720°C温度下煅烧1. 5小时，粒度为300目，称取煅烧后的高 岭土 40kg，并称取400目矿渣IOkg混合搅拌，作为甲组分。2、称取浓度为llmol/L的氢氧化钠溶液15kg，与模量为2. 8的硅酸钠溶液25kg混 合搅拌，静置24小时，作为乙组分。3、称取Icm长的耐碱玻璃纤维5kg，与2cm长的PVA短纤维5kg，混合后作为丙组 分。4、将甲、乙、丙三组分混合搅拌放入真空挤泥机中加压成型，以塑料薄膜将挤出的 密闭封装；在常温下静置24小时，再采用55°C蒸气养护24小时后，移至常温场地，放置一 个月即可。上述产品通过抗弯强度国标(GB/T 6569-86)，或ISO 14704-2000测试试样品35X3X4(mmXmmXmm)测试为三点弯曲法测量。每个点5个数据平均 结果。抗弯强度测试在英制Instron1195万能材料试验机上进行。用作测试的试条为 3X4X35。跨距为30mm，加载速率为0.5mm/min。每个数据测试5根试条，然后取平均值。 得到上述产品的抗弯强度为100-150，几乎为水泥(5-10)的15倍。接近于陶瓷的抗弯强度 (150-200)。
权利要求
一种多元硅铝复合材料，由甲、乙、丙三组分组成，其特征在于三组分的质量比为1∶0.3-1∶0.05-0.2；其中，甲组分为粉状原料，式以高岭土为主要成分的多元硅铝混合物，乙组分为液体原料，是硅酸钠与氢氧化钠混合物，丙组分为增强纤维。
2.根据权利要求1所述的多元硅铝复合材料，其特征在于所述的甲组分中，按质量百 分比计，高岭土为30% -70%，其他混合料为30% -70% ；所述的其他混合料为硅灰、粉煤 灰、煤矸石、矿渣、水淬炉渣中的一种或几种混合，所述混合物的粒度为200-600目。
3.根据权利要求1所述的多元硅铝复合材料，其特征在于所述的乙组分中，硅酸钠与 氢氧化钠水溶液混合的质量比为1 0.4-1 1。
4.根据权利要求3所述的多元硅铝复合材料，其特征在于硅酸钠的模数为2-3.3，氢 氧化钠溶液的浓度为10mOl/L-14mOl/L。
5.根据权利要求1所述的多元硅铝复合材料，其特征在于所述的丙组分中，其增强纤 维由耐碱玻璃纤维的短纤维和PVA纤维的短纤维混合组成，混合比例为1 0.1-1 2。
6.制备权利要求1所述多元硅铝复合材料的方法，其特征在于具体步骤如下1)煅烧，将高岭土或煤矸石在650°C-750°C温度下煅烧2小时；2)混合，按照权利要求1的组分和含量称取甲、乙、丙三组分，混合，搅拌均勻；3)成型，将步骤2)的混合物放入真空挤泥机中，通过模具挤压成型；4)封装，以塑料薄膜将步骤3)中挤压成型的坯体密闭封装；5)养护，在常温下静置24小时，再采用60°C蒸汽养护24小时候，移至常温场地，放置一个月。
全文摘要
本发明公开了一种多元硅铝复合材料，由甲、乙、丙三组分组成，三组分的质量比为1∶0.3-1∶0.05-0.2；其中，甲组分为粉状原料，是以高岭土为主要成分的多元硅铝混合物，乙组分为液体原料，是硅酸钠与氢氧化钠混合物，丙组分为增强纤维。这种多元硅铝复合材料提高了韧性和强度。并且具有低碳排放、能耗低、渗透率低、导热率低、耐高温、抗腐蚀、取材广泛、工艺简单和成本低等特点。还具有可以回收再利用的独特性能。因此应用范围极为广泛，不仅可以取代部分水泥制品，还可取代部分金属和陶瓷，用于结构部件、模具材料等制品；也可以作为地下耐腐蚀管道；在通讯设施、道路桥梁和军事设施等领域也有广阔的应用前景。
文档编号C04B33/00GK101844911SQ201010176569
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者周伟, 周慧贞, 戚国林, 赵振寰 申请人:上海富家家新型温棚设计制作有限公司