CN109942283B - 一种碳纤维增韧空心砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维增韧空心砖，它包括下述重量份的各原料：碳酸钠1‑2、聚合物改性纤维10‑14、尿素3‑5、矿渣40‑50、木质素磺酸盐1‑2、粉煤灰10‑20、硅酸盐水泥30‑36、月桂醇硫酸钠1‑2、环氧丙醇1‑2、废纸浆液10‑14，本发明通过环氧丙醇处理聚合物改性纤维，通过环氧交联，进一步提高了各原料间的结合强度，提高成品稳定性。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种碳纤维增韧空心砖及其制备方法。
背景技术
近几年，煤化工行业发展迅速，国内建成了很多大型煤化工项目，生产运行产生大量的气化炉炉渣，目前大部分气化炉炉渣都作为固废进行填埋处理，只有少量用于道路工程铺设路基，如果能够将气化炉炉渣制成建筑材料空心砖，不仅可以变废为宝，还可以减少环境污染，成本低廉，现有技术公开号为CN104556929A，发明名称：一种环保空心砖，虽然也以粉煤灰为原料，实现了废弃资源的再利用，但是所得空心砖抗压强度、抗折荷度有待提高。
发明内容
本发明的目的是解决现有空心砖的强度较低的问题，提供一种碳纤维增韧空心砖及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种碳纤维增韧空心砖，它包括下述重量份的各原料：
碳酸钠1-2、聚合物改性纤维10-14、尿素3-5、矿渣40-50、木质素磺酸盐1-2、粉煤灰10-20、硅酸盐水泥30-36、月桂醇硫酸钠1-2、环氧丙醇1-2、废纸浆液10-14。
所述的聚合物改性纤维是由下述重量份的原料组成的：
过硫酸铵0.8-2、钛酸四丁酯30-40、碳纤维5.5-9、丙烯酰胺47-50、氨丙基三乙氧基硅烷2-4、剑麻纤维6-9、六偏磷酸钠0.4-1。
所述聚合物改性纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取剑麻纤维、六偏磷酸钠混合，加入到混合料重量20-30倍的去离子水中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗，送入烘箱中，在70-80℃下干燥完全，出料，磨成细粉，得纤维粉；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量15-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纤维粉、碳纤维，超声5-10分钟，得纤维分散液；
(4)取丙烯酰胺、钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量14-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述纤维分散液，搅拌反应4-5小时，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-65℃，加入过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空干燥，即得所述聚合物改性纤维。
所述聚合物改性纤维的制备方法中，步骤(4)中所述的真空干燥温度为90-100℃，干燥时间为3-4小时。
一种碳纤维增韧空心砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰、硅酸盐水泥、矿渣混合，搅拌均匀，送入到粉碎机中，粉碎成100-200目粒子；
(2)取环氧丙醇，加入到其重量10-16倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述粒子，送入到反应釜中，加入聚合物改性纤维，在160-180℃下保温搅拌60-70分钟，过滤，将沉淀水洗，与碳酸钠、木质素磺酸盐、月桂醇硫酸钠、废纸浆液混合，置于搅拌机中搅拌2-3小时，静止100-130分钟，加入尿素，搅拌均匀后置于空心砖模具中，振动挤压成型，制成空心砖砖坯；
(3)将制成的砖坯在自然风干的情况下干燥至含水量为10-12％，然后置于蒸气氛围中进行养护，养护温度控制在50-55℃，养护时间20-26h，然后在760-800℃下焙烧3-4小时，冷却后即得所述空心砖。
本发明的优点：
本发明以剑麻纤维为原料，采用六偏磷酸钠水溶液处理，再通过氨基硅烷改性，得到纤维分散液，之后以丙烯酰胺为单体，钛酸四丁酯为前驱体，以纤维分散液为溶剂，在引发剂作用下聚合，得到聚合物改性纤维，其不仅具有很好的强度和韧性，且减水性好，能够提高成品的品质和强度，本发明通过环氧丙醇处理聚合物改性纤维，通过环氧交联，进一步提高了各原料间的结合强度，提高成品稳定性。
具体实施方式
实施例1
一种碳纤维增韧空心砖，它包括下述重量份的各原料：
碳酸钠1、聚合物改性纤维10、尿素3、矿渣40、木质素磺酸盐1、粉煤灰10、硅酸盐水泥30、月桂醇硫酸钠1、环氧丙醇1、废纸浆液10。
所述的聚合物改性纤维是由下述重量份的原料组成的：
过硫酸铵0.8、钛酸四丁酯30、碳纤维5.5、丙烯酰胺47、氨丙基三乙氧基硅烷2、剑麻纤维6、六偏磷酸钠0.4。
所述聚合物改性纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取剑麻纤维、六偏磷酸钠混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，浸泡1小时，过滤，将沉淀水洗，送入烘箱中，在70℃下干燥完全，出料，磨成细粉，得纤维粉；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量15倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纤维粉、碳纤维，超声5分钟，得纤维分散液；
(4)取丙烯酰胺、钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量14倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述纤维分散液，搅拌反应4小时，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，加入过硫酸铵水溶液，保温搅拌3小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空干燥，即得所述聚合物改性纤维。
所述聚合物改性纤维的制备方法中，步骤(4)中所述的真空干燥温度为90℃，干燥时间为3小时。
一种碳纤维增韧空心砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰、硅酸盐水泥、矿渣混合，搅拌均匀，送入到粉碎机中，粉碎成100目粒子；
(2)取环氧丙醇，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述粒子，送入到反应釜中，加入聚合物改性纤维，在160℃下保温搅拌60分钟，过滤，将沉淀水洗，与碳酸钠、木质素磺酸盐、月桂醇硫酸钠、废纸浆液混合，置于搅拌机中搅拌2小时，静止100分钟，加入尿素，搅拌均匀后置于空心砖模具中，振动挤压成型，制成空心砖砖坯；
(3)将制成的砖坯在自然风干的情况下干燥至含水量为10％，然后置于蒸气氛围中进行养护，养护温度控制在50℃，养护时间20h，然后在760℃下焙烧3小时，冷却后即得所述空心砖。
实施例2
一种碳纤维增韧空心砖，它包括下述重量份的各原料：
碳酸钠2、聚合物改性纤维14、尿素5、矿渣50、木质素磺酸盐2、粉煤灰20、硅酸盐水泥36、月桂醇硫酸钠2、环氧丙醇2、废纸浆液14。
所述的聚合物改性纤维是由下述重量份的原料组成的：
过硫酸铵2、钛酸四丁酯40、碳纤维9、丙烯酰胺50、氨丙基三乙氧基硅烷4、剑麻纤维9、六偏磷酸钠1。
所述聚合物改性纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取剑麻纤维、六偏磷酸钠混合，加入到混合料重量30倍的去离子水中，浸泡2小时，过滤，将沉淀水洗，送入烘箱中，在80℃下干燥完全，出料，磨成细粉，得纤维粉；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纤维粉、碳纤维，超声10分钟，得纤维分散液；
(4)取丙烯酰胺、钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述纤维分散液，搅拌反应5小时，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，加入过硫酸铵水溶液，保温搅拌4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空干燥，即得所述聚合物改性纤维。
所述聚合物改性纤维的制备方法中，步骤(4)中所述的真空干燥温度为100℃，干燥时间为4小时。
一种碳纤维增韧空心砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰、硅酸盐水泥、矿渣混合，搅拌均匀，送入到粉碎机中，粉碎成200目粒子；
(2)取环氧丙醇，加入到其重量16倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述粒子，送入到反应釜中，加入聚合物改性纤维，在180℃下保温搅拌70分钟，过滤，将沉淀水洗，与碳酸钠、木质素磺酸盐、月桂醇硫酸钠、废纸浆液混合，置于搅拌机中搅拌3小时，静止130分钟，加入尿素，搅拌均匀后置于空心砖模具中，振动挤压成型，制成空心砖砖坯；
(3)将制成的砖坯在自然风干的情况下干燥至含水量为12％，然后置于蒸气氛围中进行养护，养护温度控制在55℃，养护时间26h，然后在800℃下焙烧4小时，冷却后即得所述空心砖。
性能测试：
实施例1-2制得的空心砖成品的各项性能指标均符合GB25779-2010《承重混多孔砖》国家标淮；
实施例1中得到的空心砖成品表观密度为1205kg/m3；抗压强度为64.5Mpa；
实施例2中得到的空心砖成品表观密度为1150kg/m3；抗压强度为71.7Mpa。
Claims (2)
1.一种碳纤维增韧空心砖，其特征在于，它包括下述重量份的各原料：
碳酸钠1-2、聚合物改性纤维10-14、尿素3-5、矿渣40-50、木质素磺酸盐1-2、粉煤灰10-20、硅酸盐水泥30-36、月桂醇硫酸钠1-2、环氧丙醇1-2、废纸浆液10-14；
所述的聚合物改性纤维是由下述重量份的原料制成的：过硫酸铵0.8-2、钛酸四丁酯30-40、碳纤维5.5-9、丙烯酰胺47-50、氨丙基三乙氧基硅烷2-4、剑麻纤维6-9、六偏磷酸钠0.4-1；
所述聚合物改性纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取剑麻纤维、六偏磷酸钠混合，加入到混合料重量20-30倍的去离子水中，浸泡1-2小时，过滤，将沉淀水洗，送入烘箱中，在70-80℃下干燥完全，出料，磨成细粉，得纤维粉；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量15-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入纤维粉、碳纤维，超声5-10分钟，得纤维分散液；
(4)取丙烯酰胺、钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量14-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述纤维分散液，搅拌反应4-5小时，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-65℃，加入过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，真空干燥，即得所述聚合物改性纤维；
所述碳纤维增韧空心砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)取粉煤灰、硅酸盐水泥、矿渣混合，搅拌均匀，送入到粉碎机中，粉碎成100-200目粒子；
(2)取环氧丙醇，加入到其重量10-16倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述粒子，送入到反应釜中，加入聚合物改性纤维，在160-180℃下保温搅拌60-70分钟，过滤，将沉淀水洗，与碳酸钠、木质素磺酸盐、月桂醇硫酸钠、废纸浆液混合，置于搅拌机中搅拌2-3小时，静止100-130分钟，加入尿素，搅拌均匀后置于空心砖模具中，振动挤压成型，制成空心砖砖坯；
(3)将制成的砖坯在自然风干的情况下干燥至含水量为10-12％，然后置于蒸气氛围中进行养护，养护温度控制在50-55℃，养护时间20-26h，然后在760-800℃下焙烧3-4小时，冷却后即得所述空心砖。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增韧空心砖，其特征在于，所述聚合物改性纤维的制备方法中，步骤(4)中所述的真空干燥温度为90-100℃，干燥时间为3-4小时。
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