專利名稱：納米黏土膠凝材料的制備與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米黏土膠凝材料的制備與應用。
背景技術：
無機膠凝材料有石灰、石膏、鎂土、水泥材料等。其中石灰、石膏、鎂土材料存在耐水性和耐腐蝕性差的缺點，因而限制了其應用范圍。水泥材料是一種高污染、高能耗及消耗大量資源的無機膠凝材料。根據已查明的優質石灰石礦貯量，數十年即將用盡。制備水泥熟料時煅燒溫度高達1400℃，尤其是排放大量的溫室氣體CO2、NOx與粉塵，已對人類環境造成嚴重的危害。
發明內容
本發明的目的是要提供一種優質、優用、低耗、耐久、環境相容、用途廣泛的納米黏土膠凝材料的制備與應用。它以“天然的納米材料”層狀黏土礦物為主要成份，用Na2SiO3與堿混合水溶液滲入層狀黏土礦物納米尺度的層間，引發“納米聚合”效應，在常溫環境中自行硬化。可應用于軍事工程、土木工程、核能、化工、航空航天、模具制造、環境保護及建筑裝飾等領域。
本發明的目的是用以下方法來實現的。
納米黏土膠凝材料的組成為納米黏土10～80％，納米聚合引發劑10～60％、活化材料0～80％、功能填充材料0～350％、外加劑0～30％。
納米黏土的制備。
自然界里具有層狀結構的黏土礦物，其片層尺度在1～100nm之間。因此，層狀結構的黏土礦物本身就是“天然的納米”材料。由于制備方法的原因，市場上所提供的商品黏土礦物不具備納米材料顆粒特征，而是0.5～44μm左右的團聚體，應用時不能體現“納米效應”。黏土礦物的晶體構造層是由硅氧四面體晶片與鋁氧八面體晶片組合形成，其極性作用在晶片層之間形成氫健，導致晶片層之間連接緊密、性能穩定，水分子很難進入。也是黏土礦物分散度低，不具備納米材料顆粒特征的根本原因。本發明的方法是將黏土原礦制成泥漿，使黏土礦物以顆粒狀單體形態在水中解離分散。當呈現中性—堿性的穩定分散狀態，再分級除砂，去掉石英、長石、云母碎屑和巖屑礦物等粗粒雜質。除砂后的黏土泥漿通過高壓裝置擠出，在壓差瞬間變化的作用下，產生空穴效應，使黏土礦物的晶面沿結合氫鍵間層層剝開，水分子插入晶層之間。經脫水干燥后裝入窯爐在500～800℃之間煅燒，脫除結晶水，形成既保持黏土礦物的片狀形態，又存在大量納米級片層裂隙通道的無定形松散粉體，即本發明所述的納米黏土。
納米聚合引發劑的制備。
將濕法除砂中分離的石英砂或商品石英砂與Na2CO3、KOH、NaOH材料中的一種配合，以傳統工藝制備成Na2SiO3。經離子交換、精濾工序后加入聚磷酸鹽并混合反應，用Na2CO3、KOH、NaOH、CaO材料中的一種，重新調整PH值，干燥后形成本發明所述的納米聚合引發劑。
活化材料是粉煤灰、爐渣、礦渣、沸石、硅灰。
功能填充材料是礦物集料、輕集料、金屬、纖維。
外加劑是MC、HPMC、Na2SiF6、H3BO3、澎潤土、磺酸鹽、顏料。
本發明所述的納米黏土膠凝材料的制備與應用。
稱取本發明所述的納米黏土20～80％、活化材料0～80％、納米聚合引發劑10～60％、功能填充材料0～350％、外加劑0～30％，經混合均勻，磨細后包裝，即制備出本發明所述的納米黏土膠凝材料。
把本發明所述的納米黏土膠凝材料加水10～80％，攪拌均勻，溶解在水中的納米聚合引發劑滲入納米黏土粉體的片層裂隙通道中，顯現“納米聚合”效應，自行硬化。
具體實施方法下面結合實施例，對本發明做進一步地詳細描述。
實施例一、將黏土原礦制成泥漿，呈現中性—堿性(pH＝8)的穩定分散狀態，再分級除砂，除砂后的黏土泥漿通過高壓泵(6.00×107Pa)以1000m/s線速度從窄縫中摩擦擠出，經脫水干燥后，裝入窯爐在780℃煅燒2h，脫除結晶水，成為本發明所述的納米黏土。
石英砂與NaOH溶液1∶1配合加入反應釜中加熱，形成Na2SiO3經離子交換、精濾，加入2％三聚磷酸鈉攪拌反應4h，用NaOH溶液或CaO重新調整pH值＝14。經噴霧干燥后形成本發明所述的納米聚合引發劑。
稱取本發明所述的納米黏土80kg、納米聚合引發劑20kg、HPMC0.4kg，混磨均勻后包裝，即制造出發明所述的納米黏土膠凝材料。可應用于軍事工程、土木工程、核能、化工、航空航天、模具制造、環境保護及建筑裝飾等領域。
實施例二、
稱取實施例一納米黏土膠凝材料400kg、礦渣或沸石300kg、硅灰30kg。礦物集料540kg、MC6kg、放射核廢液(含固量≤60％、PH≥7、已脫NOX)1440Kg入攪拌機混合均勻，澆注于核廢料專用容器內，在自然條件下24小時內即會自行聚合硬化，7天后即可移動貯存。用以固化放射核廢料及重金屬鹽類有毒廢料。
實施例三、稱取納米黏土膠凝材料80kg、礦物集料120kg、金屬纖維1Kg，MC0.2kg、混合均勻后包裝，即成為快速聚合膠料。使用時加水40Kg，攪拌均勻后用于飛機跑道、道路、容器、管線損壞部位的搶修，局部固定因地震、坍塌災難中有危害性的廢墟，提高生存率。
實施例四、稱取納米黏土膠凝材料90kg、無機輕集料50kg、金屬纖維1Kg、HPMC0.6kg、水45Kg，混合均勻后澆注于所需形狀的模具腔內，常溫下60分鐘開始自行聚合硬化，3小時脫模，制成高強度、耐高溫、不燃燒的健合陶瓷復合器件，用于航空器倉內隔熱防火，提高人員生存率。
實施例五、稱取納米黏土膠凝材料100kg、無機輕集料200kg、聚丙稀纖維0.3Kg、顏料1kg、水35Kg，混合均勻、機械擠出或注射成型管材、板材。自行聚合硬化后。成為高強度、耐高溫、不燃燒、不滲水、耐腐蝕，健合陶瓷復合管材與板材，管材應用于流體輸送，板材應用于建筑物墻體與墻體裝飾。
實施例六、稱取納米黏土膠凝材料400kg、粉煤灰200kg、硅灰10kg、礦物集料1500kg、木質素磺酸鹽3kg、MC0.6kg、水300Kg，攪拌均勻后澆注于布筋的模具腔內，18小時內自行聚合硬化后，即可移模。應用于土木工程中，實現混凝土不停頓澆筑施工，縮短工期。尤其適合混凝土塔、煙囪、橋墩的快速施工。
實施例七、稱取納米黏土膠凝材料80kg、礦物填充料40kg、顏料3Kg、H3BO31kg、澎潤土3kg、丙稀纖維0.1Kg、MC1kg混合均勻后包裝，即成為不燃燒、不變色、耐久的環保涂料。使用時加水50Kg，攪拌均勻，可采取噴、刷、滾、刮的方法施工，應用于室內外裝飾及防火。
實施例八、稱取納米黏土膠凝材料90kg、礦物集料30kg、鐵合金粉50kg、HPMC0.3kg、Na2SiF61kg、金屬纖維1Kg、水55Kg，混合均勻后澆注于所需形狀的模具腔內，自行聚合硬化，脫模后成為高強度、高光潔度、耐高溫、不變形的陶瓷復合材質的模具，用于鋁部件澆注及塑料制品擠出。
實施例九、稱取納米黏土膠凝材料20kg、Al2O380kg、HPMC0.1kg、水15Kg，混合均勻后澆注于所需形狀的模具腔內，自行聚合硬化，成為整體式摧化劑載體。
實施例十、稱取納米黏土膠凝材料20kg、水20Kg，混合均勻后澆注于所需形狀的模具腔內，自行聚合硬化，成為整體式固態膜器件。
權利要求
1.文件來源電子申請
2.收文日期2004-5-13
3.申請號
4.權利要求項權利要求1一種納米黏土膠凝材料。其特征是它以納米黏土為主要成份，加入納米聚合引發劑5～60％、外加劑0～30％混合磨細形成。權利要求2根據權利要求1所述的納米黏土膠凝材料。其特征是以納米黏土膠凝材料10～100％、活化材料0～80％、功能填充材料0～350％、水25～100％混合均勻，使納米聚合引發劑溶解于水中，滲入納米黏土的片層間，引發“納米聚合”效應自行硬化。應用于軍事工程、土木工程、核能、化工、航空航天、模具制造、環境保護及建筑裝飾等領域。權利要求3據權利根要求1所述的納米黏土。其特征是將黏土礦物制成穩定分散的泥漿，再分級除砂，除砂后的黏土泥漿通過剝片后，在800℃以下溫度煅燒1～4h制備形成。權利要求4據權利根要求1所述的納米聚合引發劑。其特征是將NaOH溶液與石英砂1∶1～4配合加熱，形成的Na2SiO3經離子交換、精濾，加入2～10％聚磷酸鹽攪拌反應1～4h，用堿溶液或CaO重新調整pH值＝8～14。經噴霧干燥后形成。權利要求5據權利根要求1所述的外加劑。其特征是MC、HPMC、顏料、磺酸鹽、Na2SiF6、H3BO3、澎潤土。權利要求6據權利根要求2所述的功能填充材料。其特征是礦物集料、礦物輕集料、金屬、纖維。權利要求7據權利根要求2所述的活化材料。其特征是粉煤灰、爐渣、礦渣、沸石、硅灰、Al2O3。
全文摘要
本發明涉及一種納米黏土膠凝材料的制備與應用。它以“天然的納米材料”層狀黏土礦物為主要成份，用Na
文檔編號C04B33/04GK1569728SQ20041015509
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月13日 優先權日2004年5月13日
發明者袁景華 申請人:袁景華