本发明属于建筑装饰材料领域，具体涉及一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物及其制备方法。
背景技术：
随着国家经济生活的发展，室内外设计所使用的材料已涉及到钢铁、有色金属、化工、纺织、木材、陶瓷、玻璃等多种行业。人们对于建材的主体精神的强调和重视，也需要极具个性且成本适中的新型材料来实现。单就墙、地面一项，可选用的材料种类众多，比如陶瓷釉面砖、大理石、花岗岩饰面砖等，但上述材料在效果上难以有新的突破，并且造价偏高。
现有的具有荧光性能可用于室内外装饰的胶凝材料，其发光原理一般是在原料中掺入类似荧光粉等光致发光材料，胶凝材料本身并不具有荧光特性。因此，这种荧光胶凝材料发光性能不稳定，光色、亮度和发光时间难控制，掺入的荧光粉可能对胶凝材料带来不利影响。另外一种做法是在基体上喷涂掺加发光材料的粘结剂，发光稳定性欠佳，且极易受到外在环境影响而产生性能上的劣化。
技术实现要素：
本发明提供了一种发光时间长、荧光性能稳定的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
本发明还提供了该硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙25-35份、碳酸钡15-30份、硫酸钡5-10份、氧化铝45-55份、二水硫酸钙25-35份、稀土元素0.5-1.5份、高分子聚合物1-3份。
所述的，稀土元素为eu2o3、tb2o3、dy2o3和y2o3中的一种或几种。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丙烯酸酯或聚氨酯丁烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在60-80r/min条件下干混30-45min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在150-170r/min条件下湿混1-3h，混合完毕后置于40-60℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散20-40min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在8-15mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程2-4次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为2-10℃/min，升温至800-1000℃，保温1-12h；然后以2-10℃/min的升温速率再升温至1200-1400℃，保温4-12h。
本发明的有益效果：
1)本发明通过稀土元素的掺杂改性制备硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，在硫铝酸盐矿物固相反应过程中，稀土元素进入其晶体结构，置换基质晶格原子或者进入晶格的间隙，形成发光中心，导致矿物在接收特定波段的紫外线后，基质的外层电子吸收能量，从基态激发至激发态进入导带，被激发的电子将能量传递给发光中心，电子从激发态跃迁至基态，产生荧光现象，其荧光性能稳定，发光时间长；水化后仍然具有稳定的荧光性能。
2)本发明通过稀土元素的掺杂改性制备硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，显著改善固相反应过程矿物易烧性，进而改善胶凝矿物的胶凝特性—水化活性好，抗压强度高，抗冻性能好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙25份、碳酸钡30份、硫酸钡5份、氧化铝55份、二水硫酸钙25份、稀土元素0.5份、高分子聚合物3份。
所述的，稀土元素为eu2o3。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丙烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在60r/min条件下干混45min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在150r/min条件下湿混1h，混合完毕后置于60℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散20min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在15mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程2次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为10℃/min，升温至800℃，保温12h；然后以2℃/min的升温速率再升温至1400℃，保温4h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例1硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例1(采用实施例1相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表1所示。
表1本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表1可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物水化活性更高，初始水化期峰值出现时间提前，放热总量减少。
实施例2
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙27份、碳酸钡28份、硫酸钡6份、氧化铝54份、二水硫酸钙26份、稀土元素0.6份、高分子聚合物2.5份。
所述的，稀土元素为tb2o3。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丁烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在65r/min条件下干混43min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在155r/min条件下湿混1.5h，混合完毕后置于55℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散22min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在14mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程3次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为9℃/min，升温至850℃，保温10h；然后以3℃/min的升温速率再升温至1350℃，保温6h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例2硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例2(采用实施例2相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表2所示。
表2本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表2可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
实施例3
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙28份、碳酸钡26份、硫酸钡6份、氧化铝52份、二水硫酸钙28份、稀土元素0.7份、高分子聚合物2.5份。
所述的，稀土元素为dy2o3。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丙烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在65r/min条件下干混41min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在155r/min条件下湿混1.5h，混合完毕后置于55℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散25min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在13mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程3次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为8℃/min，升温至850℃，保温9h；然后以4℃/min的升温速率再升温至1350℃，保温6h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例3硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例3(采用实施例3相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表3所示。
表3本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表3可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
实施例4
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙30份、碳酸钡24份、硫酸钡7份、氧化铝50份、二水硫酸钙29份、稀土元素0.8份、高分子聚合物2份。
所述的，稀土元素为y2o3。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丁烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在65r/min条件下干混39min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在160r/min条件下湿混2h，混合完毕后置于50℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散28min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在12mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程3次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为7℃/min，升温至850℃，保温8h；然后以5℃/min的升温速率再升温至1300℃，保温8h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例4硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例4(采用实施例4相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表4所示。
表4本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表4可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
实施例5
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙32份、碳酸钡22份、硫酸钡7份、氧化铝48份、二水硫酸钙30份、稀土元素1份、高分子聚合物1.5份。
所述的，稀土元素为eu2o3和tb2o3按照1：1的重量比制得的。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丙烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在70r/min条件下干混37min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在165r/min条件下湿混2.5h，混合完毕后置于45℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散30min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在11mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程3次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为5℃/min，升温至900℃，保温6h；然后以6℃/min的升温速率再升温至1250℃，保温8h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例5硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例5(采用实施例5相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表5所示。
表5本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表5可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
实施例6
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙33份、碳酸钡20份、硫酸钡8份、氧化铝47份、二水硫酸钙32份、稀土元素1.2份、高分子聚合物1.5份。
所述的，稀土元素为tb2o3和y2o3按照1：1的重量比制得的。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丙烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在75r/min条件下干混35min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在165r/min条件下湿混2.5h，混合完毕后置于45℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散34min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在10mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程3次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为4℃/min，升温至950℃，保温4h；然后以7℃/min的升温速率再升温至1250℃，保温10h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例6硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例6(采用实施例6相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表6所示。
表6本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表6可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
实施例7
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙34份、碳酸钡18份、硫酸钡9份、氧化铝46份、二水硫酸钙34份、稀土元素1.4份、高分子聚合物1.5份。
所述的，稀土元素为tb2o3、dy2o3和y2o3按照1：1：1的重量比制得的。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丁烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在75r/min条件下干混33min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在165r/min条件下湿混2.5h，混合完毕后置于45℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散38min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在9mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程3次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为3℃/min，升温至950℃，保温3h；然后以8℃/min的升温速率再升温至1250℃，保温10h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例7硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例7(采用实施例7相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表7所示。
表7本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表7可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
实施例8
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物，是由以下重量份的原料制得的：碳酸钙35份、碳酸钡15份、硫酸钡10份、氧化铝45份、二水硫酸钙35份、稀土元素1.5份、高分子聚合物1份。
所述的，稀土元素为eu2o3、tb2o3、dy2o3和y2o3按照1:1:1:1的重量比制得的。
所述的，高分子聚合物为聚氨酯丁烯酸酯。
一种硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)粉磨：碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、氧化铝、二水硫酸钙分别粉磨后过200目筛；
2)混料：将步骤1所得粉磨后的原料按重量份进行配比，在80r/min条件下干混30min，得干混料；以酒精为介质，将干混料在170r/min条件下湿混3h，混合完毕后置于40℃烘箱中烘干，得生料；
3)将稀土元素加至生料中，以酒精作介质，超声分散40min，得分散料；
4)将高分子聚合物加热至液态，加至分散料中混合均匀，冷却后研磨过200目筛，得微粉；
5)将微粉在8mpa条件下压制成直径为10mm，厚度为2-5mm的圆片；将圆片进行煅烧，煅烧结束后以空气急冷方式冷却至室温，粉碎后过200目筛；重复压制、煅烧、冷却和粉碎过程4次，得硫铝酸盐自荧光胶凝矿物。
所述的，煅烧分为升温、保温、再升温和再保温四个过程，其中，升温时的速率为2℃/min，升温至1000℃，保温1h；然后以10℃/min的升温速率再升温至1200℃，保温12h。
以gb20472-2006《硫铝酸盐水泥》、gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》和gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为参照标准，对实施例8硫铝酸盐自荧光胶凝矿物和对比例8(采用实施例8相同制备方法，而不添加稀土元素制备的硫铝酸盐胶凝矿物)的抗压强度、荧光性能、抗冻性能和水化热进行测试，测试结果如表8所示。
表8本实施例硫铝酸盐自荧光胶凝矿物的测试结果
由表8可知，本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物具有稳定的荧光性能、抗压强度高、抗冻性能好。本实施例制备的硫铝酸盐自荧光胶凝矿物初始水化期峰值出现时间变短，放热总量减少，说明其水化活性好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。