一种利用植物油高效制备多孔地聚合物方法与流程

本发明涉及多孔新型无机非金属材料新材料制造技术领域，具体涉及一种利用植物油高效制备多孔地聚合物方法。多孔地聚合物可以用于过滤吸附，保温隔热材料等领域。

背景技术：

地聚合物(geopolymer)作为一种新型绿色水泥材料，在新型建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料、和耐高温耐腐蚀材料等方面均有广泛应用前景。

地聚合物材料研究始于20世纪70年代，几乎相同的时间内，国内外研究者们就开展了多孔地聚合物方面的研究探索。多孔地聚合物材料在过滤材料，新型无机膜材料及膜支撑体，吸附材料(重金属阳离子，co2等)，低成本耐热结构材料，隔热保温材料，吸音材料，高吸水路面材料等方面具有重要的潜在应用。

申请号为cn201710641887.6的专利，一种高强度多孔吸水性地质聚合物的制备方法，该方法首先要对原料进行亲水改性，并经一系列复杂工艺制备发泡剂，还需要高温烧结处理。该发明制得的多孔地聚合物可以作为一种新型吸水材料，但是其制备工艺复杂，难以大规模工业化制备，并需要高温烧结。因此，需要设计一种能够简单高效制备多孔地聚合物的方法；申请号为cn201710616631.x的专利，一种基于粉煤灰的地质聚合物多孔保温材料及其制备方法，该方法只利用双氧水作为化学发泡剂，但是利用该方法，制得的材料孔分布很难控制、强度低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用植物油高效制备多孔地聚合物方法，以改善料浆粘度及稳定性，降低发泡强度，保持孔结构，简化制备工艺，提高效率高，易于工业化，可以制备均匀完整、孔径分布均匀、孔隙率可控的多孔地聚合物材料，解决了传统方法制得的多孔地聚合物孔径分布不均、强度不高、孔结构难以控制的问题。

本发明实施例提供一种利用植物油高效制备多孔地聚合物方法，包括：

步骤一：配置碱激发剂；

步骤二：利用步骤一所述的碱激发剂制备均匀混合的地质聚合物浆料/料浆；

步骤三：利用步骤二所述的地质聚合物浆料/料浆制备发泡浆料；

步骤四：将步骤三所述的发泡浆料放入模具养护，经过脱模处理后，得到最终产品；

所述步骤一，包括：

碱激发剂由氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液和硅酸钾溶液、硅酸钠溶液中的一种或几种混合均匀，混合后在塑料容器中静置1-3天，得到碱激发剂；

所述的氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液是由氢氧化钠、氢氧化钾颗粒溶于水，静置1-3天后制得，其浓度为2-15mol/l；其中，机械搅拌机转速为100-600转/分钟；

所述步骤二，包括：

将矿物原料首先加入步骤一所述的碱激发剂中，机械混合0.2-24小时后，加入偏高岭土继续混合10-60分钟，得到混合均匀的地质聚合物浆料；

所述的碱激发剂溶液与矿物原料的质量比1:0.2～3；所述的矿物原料是偏高岭土和粉煤灰，硅灰，矿渣，矿粉中的一种或几种混合料；其中，机械搅拌机转速为200-1000转/分钟；

所述步骤三，包括：

将食物油加入步骤二所述的地质聚合物料浆中，机械混合2-20分钟后，加入双氧水继续机械混合2-20分钟，得到发泡料浆；

所述的植物油是豆油、菜籽油、椰子油、棕榈油、亚麻油、蓖麻油、玉米油、花生油、葵花籽油、橄榄油、麻油、茶油中的一种或几种混合，包括转基因食物油；所述的双氧水溶液浓度为1-30wt.％；其中，植物油、双氧水分别占浆料的质量分数为0.2％-7％和0.2％-15％；其中，机械搅拌机转速为300-2000转/分钟。

所述步骤四，包括：

将步骤三所述的发泡料浆迅速放入塑料、硅胶或不锈钢模具中，密封养护，首先放到15-40摄氏度烘箱中或室温环境养护2-90小时后，然后再放入60-90摄氏度烘箱中养护4-120小时，得到最终产品；

本发明的有益效果在于：

1.本发明提供了一种易操作并且高效的多孔地质聚合物制备方法，所述地质聚合物以碱性激发剂和偏高岭土混合矿物废弃物为主要原料，加入植物油和一定浓度双氧水后，通过简单养护即可制得；

2.本发明制备的多孔地质聚合物具有良好的孔结构，从而保证了很高的机械性能，于此同时，该方法原料易得，操作简单且环保经济，制备的多孔地质聚合物可广泛应用于保温隔热，过滤吸附等领域；

3.本发明利用植物油作为一种新型稳泡剂，由于浆料是强碱性溶液，加入的植物油可以迅速与浆料溶液反应，生成肥皂和甘油，起到改善料浆粘度及稳定性的作用；

4.本发明采用二步养护法，降低发泡强度，保持孔结构，降低了养护温度的同时又提高了多孔地聚物的机械强度。

附图说明

图1为一种利用植物油高效制备多孔地聚合物方法的工艺流程图；

图2为本发明提供的橄榄油为稳泡剂制得多孔地质聚合物sem图；

图3为本发明提供的油菜籽油为稳泡剂制得多孔地质聚合物sem图；

图4为本发明提供的大豆油为稳泡剂制得多孔地质聚合物实物图；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明做进一步描述：

本发明的技术方案是这样实现的：

实施例一：

配制7-10mol/l的氢氧化钾溶液，其中机械搅拌机转速控制在200-500转/分钟，静置24小时。

将制得的氢氧化钾溶液与钾水玻璃机械均匀混合，其中机械搅拌机转速控制在200-500转/分钟，静置24-48小时。得到钾基碱激发剂，其中氢氧化钾与钾水玻璃质量比约为9:15。

将偏高岭土加入钾基碱激发剂中，继续机械搅拌20-50分钟，其中机械搅拌机转速约为300-600转/分钟，得到地聚合物料浆。偏高岭土和碱激发剂的质量比约为15:24。

加入相对于地聚合物料浆1-5％质量分数的橄榄油，继续机械搅拌约2-7分钟，机械搅拌机转速为800-1000转/分钟。

接着再加入相对于地聚合物料浆2-20％质量分数的双氧水，继续机械搅拌约2-15分钟，得到发泡料浆。机械搅拌机转速为500-1000转/分钟，双氧水浓度约为2-5％。

将发泡料浆放入塑料模具中，密封养护。

将密封好的模具置于40摄氏度烘箱中养护24小时后，再放入75摄氏度烘箱中继续养护24小时。

脱模，得到多孔地质聚合物。

测试表征结果：将多孔地质聚合物切片后，进行微观结构表征，其表面sem显微照片如图2所示，多孔地聚合物孔径分布均匀、孔缺陷少。其孔隙率约为70-80％，抗压强度约为2-5mpa。

实施例2

配制10-15mol/l的氢氧化钾溶液，其中机械搅拌机转速控制在200-500转/分钟，静置24小时。

将制得的氢氧化钾溶液与钾水玻璃(硅酸钾溶液)机械均匀混合，其中机械搅拌机转速控制在300-500转/分钟，静置24小时，得到钾基碱激发剂，其中氢氧化钾与钾水玻璃质量比约为1:1。

将粉煤灰加入钾基碱激发剂中，继续机械搅拌20-50分钟，其中机械搅拌机转速约为200-500转/分钟，得到含有粉煤灰的地聚合物料浆。粉煤灰和碱激发剂的质量比约为15:34。

将偏高岭土加入含有粉煤灰的地聚合物料浆中，继续机械搅拌10-50分钟，其中机械搅拌机转速约为600-700转/分钟，得到最终地聚合物料浆。偏高岭土和碱激发剂的质量比约为3:5。

加入相对于地聚合物料浆1-10％质量分数的油菜籽油，继续机械搅拌约2-15分钟，机械搅拌机转速为800-1400转/分钟。

接着再加入相对于地聚合物料浆2-20％质量分数的双氧水，继续机械搅拌约2-15分钟，得到发泡料浆。机械搅拌机转速为500-1000转/分钟，双氧水浓度约为2-5％。

将发泡料浆放入塑料模具中，密封养护。

放入25摄氏度烘箱中养护24小时后，再放入75摄氏度烘箱中继续养护24小时。

脱模，得到多孔地质聚合物。

结果：其表面sem显微照片如图3所示，多孔地聚合物孔径分布均匀、孔缺陷少。其孔隙率约为80％，导热系数约为0.093w/(mk)。

实施例3

配制6-15mol/l的氢氧化钠溶液，其中机械搅拌机转速控制在300转/分钟，静置24小时。

将制得的氢氧化钠溶液与钠水玻璃机械均匀混合，其中机械搅拌机转速控制在300-500转/分钟，静置24小时，得到钠基碱激发剂，其中氢氧化钠与钠水玻璃质量比约为16:23。

将偏高岭土加入钠基碱激发剂中，继续机械搅拌20-50分钟，其中机械搅拌机转速约为600转/分钟，得到钠基地聚合物料浆。偏高岭土和钠基碱激发剂的质量比约为15:24。

加入相对于地聚合物料浆1-5％质量分数的大豆油，继续机械搅拌约2-7分钟，机械搅拌机转速为800-1000转/分钟。

接着再加入相对于地聚合物料浆2-20％质量分数的双氧水，继续机械搅拌约2-15分钟，得到钠基发泡料浆。机械搅拌机转速为500-1000转/分钟，双氧水含量约为2-5％。

将钠基发泡料浆放入硅胶模具中，密封养护。

放入35摄氏度烘箱中养护24小时后，再放入60摄氏度烘箱中继续养护72小时。

脱模，得到最终得到大小约为6.2cm×6.2cm×3cm的多孔地质聚合物。

结果：其实物图照片如图4所示，多孔地聚合物孔径分布均匀、孔缺陷少。其孔隙率约为80％。

以上实施例仅用于更加具体地详细地阐述本发明的技术细节，而不能以此限制本发明的保护范围。