专利名称：一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法
技术领域：
本发明涉及磷酸铝复合结合剂的制备，特别是一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法。
背景技术：
磷酸铝结合剂具有粘接能力强、常温固化，耐高温等优异的性能，广泛的应用于耐火材料，铸造以及无机涂料领域。传统磷酸铝结合剂的制备是用铝的氢氧化物或氧化物、氮化物与磷酸反应得到磷酸铝基料，然后加入适当的填料和固化剂，这种制备方法选用的工业原料成本较高，生产工艺较复杂。我国有丰富的粘土矿物资源，储量巨大，质量上乘。粘土矿物是一些水合铝硅酸盐，同时含有铁，镁，碱金属，碱土金属等其他阳离子。粘土矿物中的铝活性较高，能够在一定条件下和无机强酸，甚至中强酸进行反应。粘土矿物一般颗粒细小，部分粘土还是天然的纳米材料，具有小尺寸效应，隧道效应以及界面效应等纳米材料所具有的特殊性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法。以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法的步骤如下
1)将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1 0.2 %的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于60 70 0C恒温干燥3 6 h，得到精制粘土矿物；
2)在精制粘土矿物中加入浓度为40 85%的磷酸，搅拌，控制温度为70 120 0C, 反应时间为0.5 6 h，冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；
3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数2% 10 %的固化剂，制得磷酸铝复合结合剂。所述的粘土矿物为高岭土、埃洛石、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱土、蛭石或水铝英石。所述的分散剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠。所述的固化剂为氧化铜、氧化铝、氧化镁、氧化锆或氧化锌。本发明的磷酸铝复合结合剂制备方法具有原料便宜易得，工艺简单、操作条件温和，易于实现规模化生产；制备的产品具有较强的附着力和优异的柔韧性、耐热性、耐水性、 耐候性等性能；可广泛地应用于要求高温热稳定性或速凝性的多种用途，如航空航天用透波材料、钢铁等金属的耐高温、耐腐蚀保护涂层、建筑保温材料、耐火材料以及塑料制品等行业。
具体实施例方式以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法的步骤如下1)将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1 0.2 %的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于60 70 0C恒温干燥3 6 h，得到精制粘土矿物；
2)在精制粘土矿物中加入浓度为40 85%的磷酸，搅拌，控制温度为70 120 0C, 反应时间为0.5 6 h，冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；
3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数2% 10 %的固化剂，制得磷酸铝复合结合剂。所述的粘土矿物为高岭土、埃洛石、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱土、蛭石或水铝英石。所述的分散剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠。所述的固化剂为氧化铜、氧化铝、氧化镁、氧化锆或氧化锌。本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。实施例1:
1)将高岭土加水配制成矿浆，加入相当于高岭土重量0.2 %的六偏磷酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于70 °(恒温干燥6 h，得到精制高岭土；
2)在精制高岭土中加入浓度为85%的磷酸，搅拌，控制温度为120 °C，反应时间为6 h， 冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]= 0.7，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；
3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数10%的氧化铜，制得磷酸铝复合结合剂。实施例2:
1)将地开石加水配制成矿浆，加入相当于地开石重量0.1 %的三聚磷酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于60 °(恒温干燥3 h，得到精制地开石；
2)在精制地开石中加入浓度为40%的磷酸，搅拌，控制温度为70 °C，反应时间为0.5 h，冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]=0.3，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；
3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数2%的氧化镁，制得磷酸铝复合结合剂。实施例3:
1)将伊利石加水配制成矿浆，加入相当于伊利石重量0.2 %的硅酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于65 °(恒温干燥4 h，得到精制伊利石；
2)在精制伊利石中加入浓度为65%的磷酸，搅拌，控制温度为80 °C，反应时间为2 h， 冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]=0.4，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；
3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数4%的氧化锌，制得磷酸铝复合结合剂。实施例4:
1)将蒙脱土加水配制成矿浆，加入相当于蒙脱土重量0. 1 %的三聚磷酸钠，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于65 °(恒温干燥5 h，得到精制蒙脱土；
42)在精制蒙脱土中加入浓度为60%的磷酸，搅拌，控制温度为90 °C，反应时间为4 h， 冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]=0.5，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；
3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数5%的氧化锆，制得磷酸铝复合结合剂。性能测试将粘结剂室温，静置一段时间，观察稳定性；加入粘结剂质量分数40 % 的固化剂，在20mmX20mmX20mm的钢制模具中浇注成型，振动以排除微小气泡，室温养护至完全固化，测试其抗压强度；将固化后的样品在湿度为RH90 %的环境中放置Mh，取出测定其吸湿后的抗压强度，吸湿后的强度与原强度的比值来表示抗吸湿性的大小。表1 各实例制备得到粘结剂的性能测试结果
权利要求
1.一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法，其特征在于它的步骤如下1)将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1 0.2 %的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于60 70 0C恒温干燥3 6 h，得到精制粘土矿物；2)在精制粘土矿物中加入浓度为40 85%的磷酸，搅拌，控制温度为70 120 0C, 反应时间为0.5 6 h，冷却，得磷酸铝复合结合剂基料，磷酸的加入量为[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]为粘土矿物中铝的摩尔数，[P]为磷酸水溶液的摩尔数；3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数2% 10 %的固化剂，制得磷酸铝复合结合剂。
2.如权利要求1所述的一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法，其特征在于所述的粘土矿物为高岭土、埃洛石、地开石、珍珠陶土、伊利石、蒙脱土、蛭石或水铝英石。
3.如权利要求1所述的一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法，其特征在于所述的分散剂为三聚磷酸钠、硅酸钠、六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠。
4.如权利要求1所述的一种以粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法，其特征在于所述的固化剂为氧化铜、氧化铝、氧化镁、氧化锆或氧化锌。
全文摘要
本发明公开了一种粘土矿物为原料制备磷酸铝复合结合剂的方法。它的步骤如下1)将粘土矿物加水配制成矿浆，加入相当于粘土矿物重量0.1～0.2%的分散剂，搅拌，水力旋流器除沙，用鼓风干燥箱于60～70oC恒温干燥3～6h，得到精制粘土矿物；2)在精制粘土矿物中加入浓度为40～85%的磷酸，搅拌，控制温度为70～120oC，反应时间为0.5～6h，冷却，得磷酸铝复合结合剂基料；3)在磷酸铝复合结合剂基料中加入基料质量分数2%～10%的固化剂，制得磷酸铝复合结合剂。本发明具有原料便宜易得，工艺简单、操作条件温和，易于实现规模化生产；制备的产品具有较强的附着力和优异的柔韧性、耐热性、耐水性、耐候性等性能。
文档编号C04B12/02GK102424537SQ201110261658
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者刘舒婷, 叶瑛, 夏枚生, 张奥博, 朱旭恒, 李海晏, 陈涛, 陈雪刚 申请人:浙江大学