CN106220006A - 一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法 - Google Patents

一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法，属于废弃物综合利用和建材制备技术领域。本发明采用建筑废弃物粉尘为原料，经高温煅烧活化后，与粉煤灰、碎玻璃粉共混，并用稻壳灰溶煮制备的水玻璃作为碱性激发剂，制得良好流动性的浆料注入模具，冷压成型，并在持续机械外力作用的水热条件下，制得废弃物基地质聚合物材料。本发明制得的成品耐久性、耐腐蚀性较高，使用寿命长，与传统工艺相比，提高了地质聚合物的反应效率，缩短了生成周期，并且制备过程低碳环保，实现了废弃物的二次利用。

Description

一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法，属于废弃物综合利用和建材制备技术领域。
背景技术
材料是现代文明的三大支柱之一，也是发展国民经济和机械工业的重要物质基础。现代科学技术的迅猛发展对材料的力学性能和物理性能提出了更为苛刻的要求，当代材料科学研究的前沿已经向更高、性能更好的方向发展。但是在追求材料高性能的同时，人们也更加关注“无废弃物成型加工技术”即在加工过程中不产生废弃物，或产生的废弃物能被整个制造过程作为原料而利用，并在下一个过程中不再产生废弃物。因此，21世纪的材料科学研究是向着绿色、环保、节能、高性能方向发展的。地质聚合物作为一种新型的绿色材料，正受到人们的广泛关注。
地质聚合物是一种以活化过的高岭土、矿渣、粉煤灰或者其他硅铝质材料为主要原料，在激发剂的参与下，通过强碱溶解、单体重构凝胶化、缩聚硬化等低温反应过程得到的一种新型无机聚合物凝胶材料。地质聚合物含有大量的硅铝长链，其结构组成与地壳形成物质十分相似，因此又可称为低聚物、土聚物、土壤聚合物、矿物聚合物、无机高分子聚合物等。建筑废料不但严重破坏了生态环境，而且影响资源的可循环利用，但是传统的地质聚合物材料强度低、生产能耗高、污染大、且没有较佳的耐腐蚀性和耐久性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统的地质聚合物材料生产周期长，耐久性和耐腐蚀性不高的问题，提供了一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法，本发明采用建筑废弃物粉尘为原料，经高温煅烧活化后，与粉煤灰、碎玻璃粉共混，并用稻壳灰溶煮制备的水玻璃作为碱性激发剂，制得良好流动性的浆料注入模具，冷压成型，并在持续机械外力作用的水热条件下，制得废弃物基地质聚合物材料，本发明制得的成品耐久性、耐腐蚀性较高，使用寿命长，与传统工艺相比，提高了地质聚合物的反应效率，缩短了生成周期，并且制备过程低碳环保，实现了废弃物的二次利用。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取50~80g稻壳灰，加入反应釜中，添加125~200mL质量浓度为25%氢氧化钠溶液，以200~300r/min搅拌混合均匀，加热至110~125℃，控制反应釜内压力为0.15~0.20MPa，保持温度溶煮3~4h，冷却至室温，抽滤，取滤液，向滤液中滴加质量浓度为25%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.0~1.2，得碱性激发剂，备用；
（2）称取80~100g建筑废弃物粉尘，加入煅烧炉中，在600~650℃下煅烧3~4h，冷却至室温，取出，加入粉碎机中粉碎，过200目筛，得活化建筑废弃物粉尘；
（3）按重量份数计，称取30~40份粉煤灰，15~20份碎玻璃，加入球磨机中球磨至混合粉颗粒粒径为10~25μm，向混合粉中加入15~20份上述活化建筑废弃物粉尘，20~30份上述步骤（1）制备的碱性激发剂，静置30~40min，加入3~5份去离子水，以300~400r/min搅拌至良好流动性的浆状物，得地质聚合物浆料；
（4）将上述地质聚合物浆料注入模具中，置于水热热压装置中，在8~9MPa下，冷压成型，保持压力加热至180~200℃，水热固化40~50min，取出，将固化物置于80~85℃干燥箱中干燥20~24h，冷却至室温，得废弃物基地质聚合物材料。
本发明的应用方法是：将本发明制得的地质聚合物材料表面用水泥等建筑材料进行涂抹，水泥厚度约为2~3cm，将其进行堆砌成墙壁，用刮板反复按压3~4次直至平整，墙壁出现裂缝年限延长5~9年，本发明制得的地质聚合物材料的生产能耗降低10~15%，耐酸、耐碱率提高30~35%，且低碳环保，不污染环境，实现了废弃物的二次利用。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的生产能耗低，降低了10%；
（2）耐酸、耐碱率提高30%，有较佳的耐久性和耐腐蚀性；
（3）低碳环保，实现废弃物的二次循环利用，避免了大量资源的浪费。
具体实施方式
首先称取50~80g稻壳灰，加入反应釜中，添加125~200mL质量浓度为25%氢氧化钠溶液，以200~300r/min搅拌混合均匀，加热至110~125℃，控制反应釜内压力为0.15~0.20MPa，保持温度溶煮3~4h，冷却至室温，抽滤，取滤液，向滤液中滴加质量浓度为25%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.0~1.2，得碱性激发剂，备用；称取80~100g建筑废弃物粉尘，加入煅烧炉中，在600~650℃下煅烧3~4h，冷却至室温，取出，加入粉碎机中粉碎，过200目筛，得活化建筑废弃物粉尘；按重量份数计，称取30~40份粉煤灰，15~20份碎玻璃，加入球磨机中球磨至混合粉颗粒粒径为10~25μm，向混合粉中加入15~20份上述活化建筑废弃物粉尘，20~30份上述制备的碱性激发剂，静置30~40min，加入3~5份去离子水，以300~400r/min搅拌至良好流动性的浆状物，得地质聚合物浆料；将上述地质聚合物浆料注入模具中，置于水热热压装置中，在8~9MPa下，冷压成型，保持压力加热至180~200℃，水热固化40~50min，取出，将固化物置于80~85℃干燥箱中干燥20~24h，冷却至室温，得废弃物基地质聚合物材料。
实例1
首先称取50g稻壳灰，加入反应釜中，添加125mL质量浓度为25%氢氧化钠溶液，以200r/min搅拌混合均匀，加热至110℃，控制反应釜内压力为0.15MPa，保持温度溶煮3h，冷却至室温，抽滤，取滤液，向滤液中滴加质量浓度为25%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.0，得碱性激发剂，备用；称取80g建筑废弃物粉尘，加入煅烧炉中，在600℃下煅烧3h，冷却至室温，取出，加入粉碎机中粉碎，过200目筛，得活化建筑废弃物粉尘；按重量份数计，称取30份粉煤灰，15份碎玻璃，加入球磨机中球磨至混合粉颗粒粒径为10μm，向混合粉中加入15份上述活化建筑废弃物粉尘，20份上述制备的碱性激发剂，静置30min，加入3份去离子水，以300r/min搅拌至良好流动性的浆状物，得地质聚合物浆料；将上述地质聚合物浆料注入模具中，置于水热热压装置中，在8MPa下，冷压成型，保持压力加热至180℃，水热固化40min，取出，将固化物置于80℃干燥箱中干燥20h，冷却至室温，得废弃物基地质聚合物材料。
本发明的应用方法是：将本发明制得的地质聚合物材料表面用水泥等建筑材料进行涂抹，水泥厚度约为2cm，将其进行堆砌成墙壁，用刮板反复按压3次直至平整，墙壁出现裂缝年限延长5年，本发明制得的地质聚合物材料的生产能耗降低10%，耐酸、耐碱率提高30%，且低碳环保，不污染环境，实现了废弃物的二次利用。
实例2
首先称取65g稻壳灰，加入反应釜中，添加163mL质量浓度为25%氢氧化钠溶液，以250r/min搅拌混合均匀，加热至118℃，控制反应釜内压力为0.17MPa，保持温度溶煮3.5h，冷却至室温，抽滤，取滤液，向滤液中滴加质量浓度为25%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.1，得碱性激发剂，备用；称取90g建筑废弃物粉尘，加入煅烧炉中，在630℃下煅烧3.5h，冷却至室温，取出，加入粉碎机中粉碎，过200目筛，得活化建筑废弃物粉尘；按重量份数计，称取35份粉煤灰，17份碎玻璃，加入球磨机中球磨至混合粉颗粒粒径为18μm，向混合粉中加入17份上述活化建筑废弃物粉尘，25份上述制备的碱性激发剂，静置35min，加入4份去离子水，以350r/min搅拌至良好流动性的浆状物，得地质聚合物浆料；将上述地质聚合物浆料注入模具中，置于水热热压装置中，在8.5MPa下，冷压成型，保持压力加热至190℃，水热固化45min，取出，将固化物置于83℃干燥箱中干燥22h，冷却至室温，得废弃物基地质聚合物材料。
本发明的应用方法是：将本发明制得的地质聚合物材料表面用水泥等建筑材料进行涂抹，水泥厚度约为2.5cm，将其进行堆砌成墙壁，用刮板反复按压3次直至平整，墙壁出现裂缝年限延长7年，本发明制得的地质聚合物材料的生产能耗降低12%，耐酸、耐碱率提高32%，且低碳环保，不污染环境，实现了废弃物的二次利用。
实例3
首先称取80g稻壳灰，加入反应釜中，添加200mL质量浓度为25%氢氧化钠溶液，以300r/min搅拌混合均匀，加热至125℃，控制反应釜内压力为0.20MPa，保持温度溶煮4h，冷却至室温，抽滤，取滤液，向滤液中滴加质量浓度为25%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.2，得碱性激发剂，备用；称取100g建筑废弃物粉尘，加入煅烧炉中，在650℃下煅烧4h，冷却至室温，取出，加入粉碎机中粉碎，过200目筛，得活化建筑废弃物粉尘；按重量份数计，称取40份粉煤灰，20份碎玻璃，加入球磨机中球磨至混合粉颗粒粒径为25μm，向混合粉中加入20份上述活化建筑废弃物粉尘，30份上述制备的碱性激发剂，静置40min，加入5份去离子水，以400r/min搅拌至良好流动性的浆状物，得地质聚合物浆料；将上述地质聚合物浆料注入模具中，置于水热热压装置中，在9MPa下，冷压成型，保持压力加热至200℃，水热固化50min，取出，将固化物置于85℃干燥箱中干燥24h，冷却至室温，得废弃物基地质聚合物材料。
本发明的应用方法是：将本发明制得的地质聚合物材料表面用水泥等建筑材料进行涂抹，水泥厚度约为3cm，将其进行堆砌成墙壁，用刮板反复按压4次直至平整，墙壁出现裂缝年限延长9年，本发明制得的地质聚合物材料的生产能耗降低15%，耐酸、耐碱率提高35%，且低碳环保，不污染环境，实现了废弃物的二次利用。

Claims (1)

1.一种废弃物基地质聚合物材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取50~80g稻壳灰，加入反应釜中，添加125~200mL质量浓度为25%氢氧化钠溶液，以200~300r/min搅拌混合均匀，加热至110~125℃，控制反应釜内压力为0.15~0.20MPa，保持温度溶煮3~4h，冷却至室温，抽滤，取滤液，向滤液中滴加质量浓度为25%氢氧化钠溶液调节水玻璃模数为1.0~1.2，得碱性激发剂，备用；
（2）称取80~100g建筑废弃物粉尘，加入煅烧炉中，在600~650℃下煅烧3~4h，冷却至室温，取出，加入粉碎机中粉碎，过200目筛，得活化建筑废弃物粉尘；
（3）按重量份数计，称取30~40份粉煤灰，15~20份碎玻璃，加入球磨机中球磨至混合粉颗粒粒径为10~25μm，向混合粉中加入15~20份上述活化建筑废弃物粉尘，20~30份上述步骤（1）制备的碱性激发剂，静置30~40min，加入3~5份去离子水，以300~400r/min搅拌至良好流动性的浆状物，得地质聚合物浆料；
（4）将上述地质聚合物浆料注入模具中，置于水热热压装置中，在8~9MPa下，冷压成型，保持压力加热至180~200℃，水热固化40~50min，取出，将固化物置于80~85℃干燥箱中干燥20~24h，冷却至室温，得废弃物基地质聚合物材料。
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