[发明专利]一种地聚合物和硅藻土构成的免烧结多孔陶粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种地聚合物和硅藻土为主要成分的免烧结多孔陶粒及其制备方法。本发明将氢氧化钠、水玻璃、水以一定比例制成地聚合引发剂。将地聚合物原料、硅藻土、羧甲基纤维素钠溶液按一定重量比均匀混合，加入地聚合引发剂混匀后造粒，制得直径为1～10毫米的颗粒。在一定温度(室温至100℃)下密封养护一定时间，地聚合物原料在引发剂作用下生成地聚合物将多孔的硅藻土粉末粘接固化，即得粒径为1～10毫米的地聚合物/硅藻土多孔陶粒。采用本发明制备的地聚合物/硅藻土多孔陶粒，无需高温烧制，节约能源，避免高温过程对陶粒介孔结构的破坏。陶粒产品的孔隙率高，机械强度，成本低廉，操作简单，可以为吸附、催化等应用提供新型的无机多孔载体。

技术领域

本发明属无机多孔材料领域，具体涉及一种由地聚合物和硅藻土为主要成分的多孔陶粒产品及其制备方法。

背景技术

硅藻土是天然的多孔材料，主要成分是二氧化硅。因为硅藻土的价格便宜，同时具有介孔和大孔结构，比表面积较大，在吸附，催化，功能建材等领域有着广泛的实际应用。硅藻土作为多孔材料使用的时候，因其粒径小，容易流失，回收困难等，往往需要做成毫米级的陶粒使用。传统方法主要是掺入一定比例的粘土(如膨润土等)，造粒后，必须经过高温烧结(通常高于800℃)才能得到具有一定力学强度的多孔陶粒。高温烧结过程一方面增加了能耗和设备投资，另一方面会在一定程度上破坏硅藻土的介孔结构，降低孔隙率和比表面积，材料性能有所下降。为解决这一问题，得到一种免烧结的硅藻土基多孔陶粒产品及制备方法，本发明采用地聚合物材料作为新型无机聚合物粘接剂，生产由地聚合物和硅藻土构成的二元复合多孔陶粒。

地聚合物主要是由以硅铝酸盐为主的天然矿物或工业废弃物在碱性条件下溶解、再聚合，生成由铝氧四面体和硅氧四面体构成的，与陶瓷性能相似但无需高温烧结的空间网络状无机铝硅酸盐聚合物。地聚合物的来源广，高岭土，粉煤灰，炉渣等以xSiO2·yAl2O3为主要成分的物质都可用来制备地聚合物。作为一种无机胶凝材料,其性能与水泥相似,但其力学性能、化学稳定性和耐高温性能优于传统钙基水泥。地聚合物已经在建筑行业得到广泛应用，如钢筋混凝土中用地聚合物代替部分水泥，将地聚合物与水泥混合起来制备新型地聚合物基建筑材料等。

以地聚合物作为无机粘接剂，制备地聚合物/硅藻土多孔陶粒，可以综合利用两种材料的优异性能，在低温条件下，不经烧结就能得到具有高孔隙率，化学性质稳定，耐高温的多孔陶粒产品。本发明原材料来源广，制备工艺简单，胶凝和硬化速度较快，生产过程节能、环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种地聚合物/硅藻土多孔陶粒的制备方法。根据本发明的实施方式，提出一种免烧结的多孔陶粒制备方法，有效提高孔隙率和力学性能，并降低生产多孔陶粒过程的能耗。其中，

所述之地聚合物是指聚合物原料在碱性催化剂(如氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠等)作用下，发生水解、聚合，最终生成以硅氧四面体、铝氧四面体为结构单元的三维立体网状无机聚合物。

所述之地聚合物原料是指偏高岭土、粉煤灰、炉渣等以xSiO2·yAl2O3为主要成分的无机非金属材料。

所述之“地聚合物/硅藻土多孔陶粒”在一定温度(室温至100℃)下密封养护一定时间，地聚合物原料在引发剂作用下生成地聚合物将多孔的硅藻土粉末粘接固化，即得粒径为1～10毫米的多孔陶粒。

所述之“地聚合物/硅藻土多孔陶粒”具有制备过程能耗低、孔隙率高、比表面积大、力学性能稳定等技术创新点。

本发明的地聚合物/硅藻土多孔陶粒的制备方法，包括下列步骤：

1.原料与试剂准备：硅藻土(工业级)，地聚合物原料，氢氧化钠(分析纯)，水玻璃(模数2.2～2.9，密度为1.561～1.587g/cm3)，10％的羧甲基纤维素钠。

2.制备地聚合引发剂：将氢氧化钠、水玻璃、水按重量比1：6：4均匀混合，加热溶解，备用。