一种新型墙体材料羟基磷镁钙石及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610049169.5 | 申请日 | 2016-01-25 | 公开(公告)号 | CN105777056A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 美程新材料科技江苏有限公司; | 发明人 | 叶友春; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种新型墙体材料羟基磷镁 钙 石以及该新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法。其中本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石，其组分合理，生产出的新型墙体材料强度高，适应性好，耐候性强。本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，生产简单，易于生产，并且生产成本低。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型墙体材料羟基磷镁钙石，其特征在于：以重量组分计，包括以下组分： |
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| 说明书全文 | 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石及其制备方法技术领域背景技术[0002] 墙体作为建筑结构中表面积最大的围护构件，不仅承担了外界的水平荷载的综合作用，而且还具有阻隔室内外热能交换的功能。因此，优质的墙体材料应该具有良好的承载力、较优良的耐久性、抗冲击能力和抗变形能力等。然而，目前我国墙体材料产品中主要是砖墙，包括普通黏土砖、黏土多孔砖、黏土空心砖、灰砂砖、焦碴砖等，然而砖墙密封性能弱、保温性能差、资源消耗高。 [0003] 此外，常用的墙体材料还有加气混凝土砌块墙、钢筋混凝土板材墙或加气混凝土砌块墙，其主要由水泥、砂子、磨细矿渣、粉煤灰混合，用铝粉作发泡剂，经蒸养而成。但是水泥生产过程污染大，不环保。此外，现有的蒸压加气混凝土条板生产能耗较高，或只能定尺生产，不能造型。并且蒸压加气混凝土条板表面要与铁或铝材发生氧化反应。而钢筋混凝土墙体虽然造型但是质量重，但是韧性较差。 发明内容[0004] 发明目的：为了克服以上不足，本发明提供了一种新型墙体材料羟基磷镁钙石以及该新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法。本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石组分合理，生产出的新型墙体材料强度高，适应性好，耐候性强。本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，生产简单，易于生产，并且生产成本低。 [0005] 技术方案：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种新型墙体材料羟基磷镁钙石，以重量组分计，包括以下组分： [0006] 磷酸 10-20份 [0007] 硫酸 8-15份 [0008] 氧化镁 35-50份 [0010] 羟氰胺 0.1-0.5份 [0011] 非离子聚丙酰胺 0.5‰-1‰份 [0012] 柠檬酸 0.1-0.3份 [0013] 磷酸二氢铵 3-8份 [0015] 本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石，其组分合理，生产出的新型墙体材料强度高，适应性好，耐候性强。其中，非离子聚丙烯酰胺的优势主要用作絮凝剂，由于其分子链中含有一定量极性基团能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。非离子聚丙烯酰胺可以加速悬浮液中的粒子的沉降，尤其在呈酸性时最为适宜。 [0016] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石，所述的羟氰胺为三羟甲基三聚氰胺或六羟甲基三聚氰胺的一种或者两种。羟氰胺作为胶粘剂原料，性能稳定。 [0017] 作为本发明的一种改进，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石，所述组分中还包括10-20份的钢渣。钢渣可以作烧结熔剂，含有大量的生石灰和石灰石。此外，由于钢渣中的铁和氧化亚铁的氧化放热，节省了钙、镁碳酸盐分解所需要的热量，使烧结矿燃耗降低。钢渣作烧结熔剂，不仅回收利用了渣中的钢粒、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰和稀有元素等有用成分，而且成了烧结矿的增强剂，因而显著地提高了烧结矿的质量和产量，变废为宝，绿色环保，并且产生经济效益。还能有效提反应利用系数，提高生产效率。 [0018] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石，所述钢渣在使用前加工成6-10mm的钢渣粉。把钢渣加工到较小的钢渣粉便可代替部分石灰石作烧结熔剂用，可以使烧结矿块率提高，风化率降低，成品率增加。此外，由于水碎渣疏松、粒度均匀，料层透气性好，有利于烧结造球及提高烧结速度。 [0019] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0020] (1)将组分放入反应炉中，搅拌反应； [0021] (2)调节反应液的pH至5-6，搅拌反应，静置陈化； [0022] (3)对溶液进行固液分离、烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0023] 本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，生产简单，易于生产，并且生产成本低。其中让沉淀与母液一起放置一段时间，沉淀完全后，让初生成的沉淀与母液一起放置一段时间，这个过程称为陈化，也称熟化。陈化过程中，小晶粒逐渐溶解，大晶粒逐渐长大，使其粒径分布比较均匀。随着小晶粒的溶解，被吸附、吸留和包藏在沉淀内部的杂质重新进入溶液，可去除沉淀中包藏的杂质，提高沉淀的纯度。 [0024] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，所述步骤(2)中调节的PH的溶液为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾的一种或者两种。磷酸盐缓冲剂调节的PH，既补充了磷酸根，同时调节过程比较稳定。此外，磷酸盐在耐火材料中用作结合剂。 [0025] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法所述步骤(1)的反应温度为100-200℃。反应温度不高，易于实现，节约能约。 [0026] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，所述步骤(1)反应时间为2-5h；所述步骤(2)反应时间为12-24h。 [0027] 作为本发明的一种改进，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，所述的步骤(1)、步骤(2)在氮气保护下进行。氮气作为一种惰性保护气体，可以有效提高整个反应的安全性。 [0028] 进一步的，上述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，所述的步骤(3)中烘干温度为60-80℃。烘干温度不高，易于实现，同时不会破坏材料的性能。 [0029] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石，其组分合理，生产出的新型墙体材料强度高，适应性好，耐候性强。本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，生产简单，易于生产，并且生产成本低。 具体实施方式[0030] 下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。 [0031] 实施例1 [0032] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0033] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，100℃下搅拌反应2h； [0034] 磷酸 10份 [0035] 硫酸 8份 [0036] 氧化镁 35份 [0037] 碳酸钙 15份 [0038] 三羟甲基三聚氰胺 0.1份 [0039] 非离子聚丙酰胺 0.5‰份 [0040] 柠檬酸 0.1份 [0041] 磷酸二氢铵 3份 [0042] 羟丙基甲基纤维素 0.5‰份 [0043] (2)使用磷酸二氢钾调节反应液的pH至5，搅拌12h，静置陈化； [0044] (3)对溶液进行固液分离、60℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0045] 实施例2 [0046] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0047] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，200℃下搅拌反应5h； [0048] 磷酸 20份 [0049] 硫酸 15份 [0050] 氧化镁 50份 [0051] 碳酸钙 20份 [0052] 六羟甲基三聚氰胺 0.5份 [0053] 非离子聚丙酰胺 1‰份 [0054] 柠檬酸 0.3份 [0055] 磷酸二氢铵 8份 [0056] 羟丙基甲基纤维素 1‰份 [0057] 钢渣 20份 [0058] (2)使用磷酸氢二钾调节反应液的pH至6，搅拌24h，静置陈化； [0059] (3)对溶液进行固液分离、80℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0060] 实施例3 [0061] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0062] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，150℃下搅拌反应4h； [0063] 磷酸 15份 [0064] 硫酸 10份 [0065] 氧化镁 40份 [0066] 碳酸钙 18份 [0067] 三羟甲基三聚氰胺 0.2份 [0068] 六羟甲基三聚氰胺 0.2份 [0069] 非离子聚丙酰胺 0.8‰份 [0070] 柠檬酸 0.3份 [0071] 磷酸二氢铵 5份 [0072] 羟丙基甲基纤维素 0.8‰份 [0073] 钢渣 15份，所述钢渣在使用前加工成6mm的钢渣粉； [0074] (2)使用磷酸二氢钾和磷酸氢二钾混合液调节反应液的pH至5.5，搅拌18h，静置陈化； [0075] (3)对溶液进行固液分离、70℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0076] 实施例4 [0077] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0078] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，100℃下搅拌反应5h； [0079] 磷酸 15份 [0080] 硫酸 8份 [0081] 氧化镁 50份 [0082] 碳酸钙 18份 [0083] 三羟甲基三聚氰胺 0.5份 [0084] 非离子聚丙酰胺 0.5‰份 [0085] 柠檬酸 0.3份 [0086] 磷酸二氢铵 5份 [0087] 羟丙基甲基纤维素 1‰份 [0088] 钢渣 10份，所述钢渣在使用前加工成10mm的钢渣粉； [0089] (2)使用磷酸二氢钾调节反应液的pH至5，搅拌24h，静置陈化； [0090] (3)对溶液进行固液分离、70℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0091] 实施例5 [0092] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0093] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，100℃下搅拌反应2h； [0094] 磷酸 10份 [0095] 硫酸 8份 [0096] 氧化镁 35份 [0097] 碳酸钙 15份 [0098] 六羟甲基三聚氰胺 0.1份 [0099] 非离子聚丙酰胺 0.5‰份 [0100] 柠檬酸 0.1份 [0101] 磷酸二氢铵 3份 [0102] 羟丙基甲基纤维素 0.5‰份 [0103] 钢渣 10份，所述钢渣在使用前加工成8mm的钢渣粉； [0104] (2)使用磷酸氢二钾调节反应液的pH至5，搅拌12h，静置陈化； [0105] (3)对溶液进行固液分离、60℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0106] 实施例6 [0107] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0108] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，200℃下搅拌反应5h； [0109] 磷酸 20份 [0110] 硫酸 15份 [0111] 氧化镁 50份 [0112] 碳酸钙 20份 [0113] 三羟甲基三聚氰胺 0.05份 [0114] 六羟甲基三聚氰胺 0.05份 [0115] 非离子聚丙酰胺 1‰份 [0116] 柠檬酸 0.3份 [0117] 磷酸二氢铵 8份 [0118] 羟丙基甲基纤维素 1‰份 [0119] (2)使用磷酸二氢钾调节反应液的pH至6，搅拌24h，静置陈化； [0120] (3)对溶液进行固液分离、80℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0121] 实施例7 [0122] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0123] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，150℃下搅拌反应4h； [0124] 磷酸 15份 [0125] 硫酸 10份 [0126] 氧化镁 45份 [0127] 碳酸钙 16份 [0128] 三羟甲基三聚氰胺 0.3份 [0129] 六羟甲基三聚氰胺 0.2份 [0130] 非离子聚丙酰胺 0.6‰份 [0131] 柠檬酸 0.2份 [0132] 磷酸二氢铵 6份 [0133] 羟丙基甲基纤维素 0.8‰份 [0134] 钢渣 15份，所述钢渣在使用前加工成8mm的钢渣粉； [0135] (2)使用磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合液调节反应液的pH至5.3，搅拌16h，静置陈化； [0136] (3)对溶液进行固液分离、75℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0137] 实施例8 [0138] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0139] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，160℃下搅拌反应2h； [0140] 磷酸 20份 [0141] 硫酸 8份 [0142] 氧化镁 40份 [0143] 碳酸钙 18份 [0144] 三羟甲基三聚氰胺 0.2份 [0145] 非离子聚丙酰胺 1‰份 [0146] 柠檬酸 0.2份 [0147] 磷酸二氢铵 8份 [0148] 羟丙基甲基纤维素 0.5‰份 [0149] 钢渣 20份，所述钢渣在使用前加工成6mm的钢渣粉； [0150] (2)使用磷酸氢二钾调节反应液的pH至5，搅拌24h，静置陈化； [0151] (3)对溶液进行固液分离、60℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0152] 实施例9 [0153] 一种新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法，包括以下步骤： [0154] (1)将包括如下重量的组分放入反应炉中，在反应炉中充满氮气，200℃下搅拌反应2h； [0155] 磷酸 15份 [0156] 硫酸 15份 [0157] 氧化镁 35份 [0158] 碳酸钙 20份 [0159] 六羟甲基三聚氰胺 0.3份 [0160] 非离子聚丙酰胺 1‰份 [0161] 柠檬酸 0.2份 [0162] 磷酸二氢铵 8份 [0163] 羟丙基甲基纤维素 0.8‰份 [0164] (2)使用磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合液调节反应液的pH至6，搅拌12h，静置陈化； [0165] (3)对溶液进行固液分离、70℃下烘干，得到所述新型墙体材料羟基磷镁钙石。 [0166] 以下通过实验数据进一步说明本发明的有益效果，分别对实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材进行性能测试。 [0167] 1、试验方法 [0168] 具体参见《墙体材料应用统一技术规范》，编号为GB50574-2010。 [0169] (1)力学性能测定 [0170] 实验时，将实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材分别取40mm×40mm×160mm的试块和70.7mm×70.7mm×70.7mm的试块，包括试块的抗折强度和抗压强度的测试。 [0171] (2)抗水浸泡性能 [0172] 在浸水试验中，将实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材分别取40mm×40mm×160mm的试块，先测定养护至28d的试块干重量M0，再将其放入水中浸泡，一定试件后测试块的重量M1，并通过计算得出吸水率。吸水率R(％)的计算公式如下： [0173] R＝(M1-M0)×100％/M0 [0174] 其中：M1—浸水后试件的重量，g； [0175] M0—养护28d后试件的干重量，g。 [0176] (3)抗冲刷性能测定 [0177] 冲刷试验中，将实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材分别取70.7mm×70.7mm×70.7mm的试块，1天后拆模，分别对每组的三块进行标号并称重。其中1号试块用于对比计算质量损失，2、3号试件用于冲刷试验。1号试块在冲刷试验进行的同时浸泡于自来水中，待冲刷结束后再次进行称重。对比1号试块浸水吸水后的质量增长，可以计算出试块在冲刷后的质量损失。同时，分别测试1d、7d、14d、28d龄期的抗水冲刷性能。试验采用喷洒模拟降雨冲刷装置，水压0.04MPa，喷头距离试件50cm，冲刷20min，相当于一次特大暴雨的降水量。 [0178] (4)软化系数测定 [0179] 软化系数K是以试块养护28天，然后在水中浸泡1天的抗压强度与养护28天的抗压强度之比计算，即将实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材分别取40mm×40mm×160mm的试块分为两组，第一组放置于空气中养护28天后直接测量其抗压强度I0；第二组放置于空气中养护28天后，浸泡于水中，水面比试块高出100mm。浸泡1天后取出水中的试块，用干抹布轻轻擦去试块表面的水分，立即测定其抗压强度I1。软化系数的计算： [0180] K＝I1/I0 [0181] (5)收缩率的测定 [0182] 参照JC/T603-2004《水泥胶砂干缩实验方法》将实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材分别取40mm×40mm×160mm的试块置于空气中养护，测定试块的初始长度L0，再分别测试其7天、14天、30天、90天的长度Lt。其各龄期干缩率St(％)按公式计算： [0183] St＝(Lt-L0)×100/160 [0184] (6)抗碳化性能测定 [0185] 参照GB/T 11974-1997《加气混凝土碳化试验方法》进行测定。将实施例1-9和常用的钢筋混凝土板材的试块分为5组，室内养护28天后测定其中一组试块强度R0，再把另四组试块放入碳化箱中，待试块完全碳化后取出所有试块，测定平均抗压强度Rc，其碳化系数计算： [0186] Kc＝Rc/R0 [0187] (7)干湿循环和冻融循环测定 [0188] 干湿循环参照GB/T11975-1997《加气混凝土干湿循环试验方法》进行测定；冻融循环参照ASTM C666-03《混凝土快速冻融循环试验方法》进行测定。 [0189] 2、实验结果 [0190] (1)力学性能检测结果 [0191] 表1力学性能检测结果 [0192] [0193] (2)抗水浸泡性能结果 [0194] 表2抗水浸泡性能检测结果 [0195] [0196] (3)抗冲刷性能测定结果 [0197] 表3抗冲刷性能测定结果 [0198] [0199] [0200] (4)软化系数测定结果 [0201] 表4软化系数测定结果 [0202] [0203] (5)收缩率的测定 [0204] 表5收缩率的测定结果 [0205] [0206] [0207] (6)抗碳化性能测定结果 [0208] 表6抗碳化性能测定结果 [0209] [0210] (7)干湿循环和冻融循环测定结果 [0211] 表7-1干湿循环测定结果 [0212] [0213] [0214] 表7-2冻融循环测定结果 [0215] [0216] 综上，从表1-6以及表7-1和7-2的结果可知，本发明所述的新型墙体材料羟基磷镁钙石的制备方法制备出的新型墙体材料强度高，适应性好，耐候性强，并在多项测试中效果优于常用的钢筋混凝土板材。 |
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