[发明专利]聚合物陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物材料，尤其涉及一种聚合物陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

聚合物陶瓷又名地质聚合物(Geopolymer)，是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，它含有多种非晶质至半晶质相的三维铝硅酸盐矿物聚合物。

现有技术中的聚合物陶瓷的性能和其制备方法，由氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液与硅酸钠溶液组成的激发剂加入到铝硅酸盐矿物中，搅拌至形成胶状物；将胶状物装入模具中，在5-10MPa压力下成型，干燥后制得地质聚合物材料，最终抗压强度为74MPa。

上述现有技术至少存在以下缺点：制得的地质聚合物材料抗压强度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗压强度高的聚合物陶瓷材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的聚合物陶瓷材料，该材料包括以下原料制成：

含硅铝的固体原料、含苛性碱和水玻璃的液体原料，所述固体原料和液体原料的重量比为1∶1～1∶3。

本发明的上述的聚合物陶瓷材料的制备方法，包括步骤：

首先，将含硅铝的固体原料与含苛性碱和水玻璃的液体原料以重量比为1∶1～1∶3的比例混合，搅拌均匀；

然后，将混合物放入钢制模具中，在50～150MPa下压制10～200秒；

脱模后，放入养护箱中在湿度90～100％、温度20～150℃下养护2～36小时，之后，取出自然放置时间大于等于7天。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的聚合物陶瓷材料及其制备方法，由于首先将含硅铝的固体原料与含苛性碱和水玻璃的液体原料以重量比为1∶1～1∶3的比例混合，搅拌均匀；然后将混合物放入钢制模具中，在50～150MPa下压制10～200秒；脱模后，放入养护箱中在湿度90～100％、温度20～150℃下养护2～36小时，之后，取出自然放置时间大于等于7天。制得的聚合物陶瓷材料抗压强度高。

具体实施方式

本发明的聚合物陶瓷材料，其较佳的具体实施方式是，该材料包括以下原料制成：含硅铝的固体原料、含苛性碱和水玻璃的液体原料，其中，固体原料和液体原料的重量比为1∶1～1∶3，可以是1∶1、1∶2、1∶3等。

含硅铝的固体原料可以包括以下至少一种原料：煤矸石、高岭土、粉煤灰、矿渣。也可以包括其它的含硅铝的工业废料。

含硅铝的固体原料的粒度可以小于等于70μm，可以是50、60、70μm等。

含苛性碱和水玻璃的液体原料可以由浓度为8～16mol/L的苛性碱溶液与水玻璃混合而成，苛性碱溶液与水玻璃混合的体积比为1∶1～1∶4，可以是1∶1、1∶2、1∶3、1∶4等，也可以选用其它的比例。

其中，水玻璃可以为钠水玻璃或钾水玻璃，水玻璃的模数可以为2～3.2。

苛性碱溶液可以为NaOH溶液或KOH溶液，苛性碱溶液的浓度为10-15mol/L，具体可以为8、10、12、14、15、16mol/L等，根据需要也可以是其它的浓度。

聚合物陶瓷材料中所含的硅原子与铝原子的摩尔比可以为1∶1～3∶1；所含的钠钾离子与铝原子的摩尔比可以为0.5∶1～1∶1。这里的钠钾离子指聚合物陶瓷材料中所含的钠离子和钾离子的总量。

本发明的上述的聚合物陶瓷材料的制备方法，其较佳的具体实施方式是，包括步骤：

首先，将含硅铝的固体原料与含苛性碱和水玻璃的液体原料以重量比为1∶1～1∶3的比例混合，搅拌均匀；

然后，将混合物放入钢制模具中，在50～150MPa下压制10～200秒，具体压制的压力可以为50、80、100、120、150MPa等，压制时间可以为10、30、60、100、130、170、200秒等。

脱模后，放入养护箱中在湿度90～100％、温度20～150℃下养护2～36小时，之后，取出自然放置时间可以大于等于7天，也可以小于7天。具体的养护温度可以为20、40、60、80、100、130、150℃等，养护时间可以为2、6、12、17、20、24、30、36小时等。

在用煤矸石或高岭土制备固体原料时，可以首先在700～750℃下煅烧2小时以上，形成煅烧高岭土。

在将固体原料与液体原料进行混合时，搅拌5～10分钟，并控制混合物料的含水量在5～18％范围内。

具体制备方法可以包括：