一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料制造技术

本发明专利技术涉及建筑材料领域，特别是涉及一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料及其用途。本发明专利技术所提供的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：偏高岭土、水玻璃、NaOH、水，还包括CNF和表面活性剂。本发明专利技术所提供的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，其制备获得的成型体具有更佳的综合力学性能，且由于地质聚合物本身具有的环保优势，可为地质聚合物材料在建筑工程材料领域提供更好的应用，具有良好的产业化前景。

【技术实现步骤摘要】
一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料
本专利技术涉及建筑材料领域，特别是涉及一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料及其用途。
技术介绍
地质聚合物材料是指以粉煤灰、高岭土、冶金矿渣、工业废渣等含硅铝氧化合物的矿物和固体废弃物为原料，经碱液激发，发生地质聚合反应，形成的新型绿色胶凝材料。与水泥相比，地质聚合物不仅原料来源广泛、生产能耗低、能实现固废利用，而且强度高、耐酸碱腐蚀、耐火耐高温。如果能将地质聚合物材料代替部分水泥应用到建筑工程领域，必将给“资源节约型”和“环境友好型”社会做出巨大的贡献。但是地质聚合物硬化体的脆性比较大，由于地质聚合反应的特点，地质聚合物的韧性一般低于硅酸盐水泥，因此如何通过增韧改性提高其性能是地质聚合物材料推广应用的重要问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：还包括CNF和表面活性剂，所述CNF的质量为偏高岭土的质量的0.001～0.05％，所述CNF的质量与表面活性剂的质量比为1：4.5～5.5。在本专利技术一些实施方式中，所述CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：所述CNF的质量与表面活性剂的质量比为1：4.9～5.1。在本专利技术一些实施方式中，所述CNF的横截面的直径为50～200nm，所述CNF的长度为1～15μm。在本专利技术一些实施方式中，所述表面活性剂选自聚羧酸表面活性剂，优选为巴斯夫GS-8325聚羧酸表面活性剂。在本专利技术一些实施方式中，所述偏高岭土中SiO2的含量为45～55wt％、Al2O3的含量为40～50wt％、TiO2的含量为0.5～2.5wt％、Fe2O3的含量为≤1wt％。在本专利技术一些实施方式中，所述水玻璃的水玻璃模数为3.1～3.4。在本专利技术一些实施方式中，所述水选自蒸馏水。本专利技术另一方面提供上述的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料在建筑工程材料制备领域的用途。本专利技术另一方面提供一种成型体，由上述的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料制备获得。本专利技术另一方面提供上述的成型体的制备方法，包括：(1)将CNF和表面活性剂于适量的水中分散，以提供CNF的分散液；(2)将NaOH、水玻璃、余量的水和步骤(1)所提供的CNF的分散液混合，以提供碱性激发剂；(3)将偏高岭土与步骤(2)所提供的碱性激发剂混合；(4)将步骤(3)所提供的混合料注入模具、养护、脱模，以提供所述成型体。在本专利技术一些实施方式中，所述步骤(1)中，所述分散选自超声波分散；在本专利技术一些实施方式中，所述步骤(4)中，养护的温度条件为室温，优选的，养护的温度条件为20～30℃。附图说明图1显示为本专利技术实施例1中CNF分散液的紫外光谱分析结果示意图。图2显示为本专利技术实施例1中抗压强度分析结果示意图。图3显示为本专利技术实施例1中抗折强度分析结果示意图。图4显示为本专利技术实施例2中抗压强度分析结果示意图。图5显示为本专利技术实施例2中抗折强度分析结果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容容易地了解本申请专利技术的其他优点及功效。本专利技术第一方面提供一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：还包括CNF和表面活性剂，所述CNF的质量为偏高岭土的质量的0.001～0.05％，所述CNF的质量与表面活性剂的质量比为1：4.5～5.5。本专利技术专利技术人通过将CNF与特定比例的表面活性剂相结合，所提供的CNF分散液用于代替相同质量的水、并与水玻璃、NaOH和水一起配制合理的碱性激发剂，在与偏高岭土混合后即可提供CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料。所述CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料中，以胶凝材料为基体、并掺入CNF纤维对基体进行增强增韧，在胶凝材料水硬化以后，获得的成型体具有更佳的综合力学性能。本专利技术所提供的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料中，按重量份计，可以包括190～210份、190～195份、195～200份、200～205份、或205～210份偏高岭土，优选可以包括195～205份偏高岭土。所述偏高岭土通常是以高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)为原料，在适当温度下(例如，600～900℃)经脱水形成的无水硅酸铝(Al2O3·2SiO2)。所述胶凝材料中，偏高岭土的主要成分可以包括SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3等，其中，SiO2的含量可以为45～55wt％、Al2O3的含量可以为40～50wt％、TiO2的含量可以为0.5～2.5wt％、Fe2O3的含量可以为≤1wt％，优选的，SiO2的含量可以为48～52wt％、Al2O3的含量可以为44～48wt％、TiO2的含量可以为1～2wt％、Fe2O3的含量可以为0.2～0.6wt％。偏高岭土通常还需要具有合适的烧失量、比表面积和粒径等，例如，其烧失量可以为0.5～0.8％，比表面积可以为2.2～2.5m2/g，粒径d(0.1)可以为1～2μm、d(0.5)可以为3～5μm、d(0.9)可以为10～12μm。本专利技术所提供的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料中，按重量份计，可以包括230～250份、230～235份、235～240份、240～245份、或245～250份水玻璃，优选可以包括235～245份水玻璃。所述水玻璃通常指由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料所形成的水溶液，水玻璃可根据碱金属的种类通常可以包括钠水玻璃和钾水玻璃，其溶质的分子式分别为Na2O·nSiO2和K2O·nSiO2，式中的系数n为水玻璃模数。合适的适用于建筑材料领域的水玻璃的浓度对于领域技术人员来说应该是已知的，例如，所述水玻璃中，碱金属氧化物的浓度可以为≥8.2wt％；再例如，所述水玻璃中，二氧化硅的浓度可以为≥26.0wt％；再例如，所述水玻璃的水玻璃模数为3.1～3.4。所述胶凝材料中，水玻璃主要用于与CNF分散液、NaOH、水一起形成碱性激发剂，以催化偏高岭土的地质聚合反应。在碱性激发剂中，水玻璃主要的作用是提供硅酸根离子和硅氧低聚体。本专利技术所提供的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料中，按重量份计，可以包括28～32份、28～29份、29～30份、30～31份、或31～32份NaOH，优选可以包括29～31份NaOH。所述胶凝材料中，NaOH主要用于与CNF分散液、水玻璃、水一起形成碱性激发剂，以催化偏高岭土的地质聚合反应。在碱性激发剂中，NaOH的氢氧根离子可以用来溶解高岭土中的硅和铝，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：/n

【技术特征摘要】
1.一种CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：



还包括CNF和表面活性剂，所述CNF的质量为偏高岭土的质量的0.001～0.05％，所述CNF的质量与表面活性剂的质量比为1：4.5～5.5。


2.如权利要求1所述的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，其特征在于，所述CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，按重量份计，包括：



所述CNF的质量与表面活性剂的质量比为1：4.9～5.1。


3.如权利要求1所述的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，其特征在于，所述CNF的横截面的直径为50～200nm，所述CNF的长度为1～15μm。


4.如权利要求1所述的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，其特征在于，所述表面活性剂选自聚羧酸表面活性剂，优选为巴斯夫GS-8325聚羧酸表面活性剂。


5.如权利要求1所述的CNF增强偏高岭土基地质聚合物胶凝材料，其特征在于，所述偏高岭土中SiO2的含量为45～55wt％、Al2O3的含量为40～50wt％、TiO2的含量为0.5～2.5w...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴一，李文凯，李峰，杜豫川，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31