[发明专利]一种高开孔率多级孔结构的球形地质聚合物的制备方法

说明书

一种高开孔率多级孔结构的球形地质聚合物的制备方法。本发明属于地质聚合物制备领域。本发明的目的是为了解决现有球形地质聚合物孔隙率偏低、微球平均粒径偏小以及难以制备出具有高开孔率的地质聚合物的技术问题。本发明的方法：步骤1：浆料制备；步骤2：固化成球；步骤3：后处理。本发明提供了一种新型方法，通过设计悬浮剂并调整发泡料浆，能制备出具有高孔隙率连通多级孔结构的特性的球形地质聚合物，制备的球形地质聚合物直径为2‑3毫米，极大的提高了其制备效率，为多孔球形地质聚合物大规模利用提供技术支撑，此外多层悬浮剂结构可以有效防止制备的球形地质聚合物与烧杯底部粘接。

技术领域

本发明属于地质聚合物制备领域，具体涉及一种高开孔率多级孔结构的球形地质聚合物的制备方法。

背景技术

地质聚合物是一种由铝氧四面体结构单元AlO₄和硅氧四面体结构单元SiO₄组成三维立体网状结构的无机聚合物。其原材料来源广泛，可使用含有丰富硅铝酸盐的物质，如粉煤灰，矿渣，煤矸石，偏高岭土等，其在碱激发剂的作用下，可以形成稳定的三维网状凝胶结构，在低温环境下(60～150℃)即可固化，且具有固化速度快、强度高、耐高温、耐酸碱的特点，同时也是一种免烧结，能耗低，三废排放量低的环境友好型材料。

悬浮固化法是一种利用液体表面张力制备球体的技术。浆料在注射器的作用下，滴落到受热稳定的悬浮剂中，在悬浮剂中悬浮并完全浸润，在浆料和悬浮剂表面张力的共同作用下，浆料在悬浮剂中受热固化成球形地质聚合物。该成球技术具有成本低、工艺简单、成球度高的特点。但现有通过悬浮固化法制备球体的方法普遍存在持续搅拌消耗额外能量，制备的孔隙率偏低、微球平均粒径偏小的技术问题，此外采用该方法，难以制备出具有高开孔率的球形地质聚合物，且由于地质聚合物浆料的密度比连续相大，约为0.8～1.2g/cm3，因此较难找到能使浆料液滴稳定悬浮的油性连续相。这些问题均极大制约了该方法的大规模应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有球形地质聚合物孔隙率偏低、微球平均粒径偏小以及难以制备出具有高开孔率的地质聚合物的技术问题，而提供一种高开孔率多级孔结构的球形地质聚合物的制备方法。

本发明的一种高开孔率多级孔结构的球形地质聚合物的制备方法按以下步骤进行：

步骤1：浆料制备：向碱激发溶液中加入硅铝酸盐矿物粉体，搅拌混合形成均匀的浆料，然后加入表面活性剂，搅拌至混合均匀，再加入发泡剂继续搅拌均匀，得到地聚物浆料；

步骤2：固化成球：将步骤1得到的地聚物浆料放入注射器中，滴入到60～150℃的悬浮液中，保温20min～2h，得到球形地质聚合物溶液；

步骤3：后处理：将固体球形地质聚合物从球形地质聚合物溶液中捞出，用清水浸洗、干燥后再经后处理，得到高开孔率多级孔结构的球形地质聚合物。

进一步限定，步骤1中所述碱激发溶液由碱溶液和硅酸盐溶液混合而成；其中所述碱溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化锂溶液，所述硅酸盐溶液为硅酸钾溶液或硅酸钠溶液。

进一步限定，所述碱激发溶液中碱溶液与硅酸盐溶液的质量比为1：(1～1.5)。

进一步限定，所述碱溶液的浓度为8mol/L～15mol/L。

进一步限定，所述硅酸盐溶液的质量浓度为35％～45％，硅酸盐溶液的模数为1.5～3。

进一步限定，步骤1中所述硅铝酸盐矿物粉体为矿渣、粉煤灰、偏高岭土、煤矸石、沸石中的一种粉体或几种粉体按任意比的混合。