【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料制备。更具体地，涉及一种低碳高强建筑材料及其制备方法。
技术介绍
1、伴随着社会的发展与城市化进程的加快，持续增长的建筑行业规模带动建筑材料需求日益增大。至2021年，我国建筑面积已达150亿平方米，相应建筑行业合同总额达65万亿元。然而传统建筑材料使用规模最大的粘结体系—水泥体系，在生产过程中存在高能耗、高碳排放的问题。水泥生产过程中通常需1450℃左右的高温烧结过程，消耗大量能源并造成巨额碳排放量，碳排放量约占全球总碳排放量的7%。同时，以水泥为粘结体系所粘结的固体颗粒十分有限，往往只能以河沙为集料，据统计全球仅建筑行业每年就需要消耗高达500亿吨河沙，这使得河沙资源迅速枯竭。与此同时，像沙漠沙，海沙以及一些工业生产过程中产生的固体颗粒（如矿渣，煤矸石）由于其颗粒尺寸过细、氯离子含量高以及成分复杂等原因一直得不到有效的利用。
2、目前发展出的新型低碳粘结体系，如生物矿化粘结体系，地质聚合物粘结体系等，存在粘结强度低，粘结过程复杂和粘结所需时间漫长等诸多问题。cn 115745473 a中利用聚甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸甲酯为主要成分的粘合剂在交联剂、偶联剂、引发剂、改性剂等助剂以及无机骨料（例如标准沙、海沙、河沙）的共同作用下制备出一种纳米改性低温快固早强构筑材料，只不过由于该粘结剂含有聚合物粘度较大，与无机骨料混合时容易破坏尺寸或密度较小的颗粒原有的堆积方式，也会存在脆性问题，另外，对于如沙漠沙、矿渣、钢渣等与海沙、河沙差异性较大的固体颗粒的粘结方案也同样未涉及的。因此，发展新型粘结体系，
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于提供一种低碳高强建筑材料的制备方法。该制备方法将可以形成氢键的液态单体与含有双键官能团的偶联剂组合构筑粘结体系，替代传统建筑粘结剂水泥，极大地减少了碳排放，并且由于液态单体较好的流动性，在聚合前可以使偶联剂顺利地移动到液体单体和固体颗粒的界面处，也不会改变固体颗粒原有的堆积方式，同时制得的建筑材料抗压强度最高可达190 mpa，远超普通砖和混凝土的最高国家标准。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种利用如上所述的制备方法制备得到的低碳高强建筑材料。
3、为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
4、本专利技术公开一种低碳高强建筑材料的制备方法，包括如下步骤：
5、将液态单体和含有双键官能团的偶联剂按比例混合，得到单体粘结剂；
6、将单体粘结剂除氧后，加入引发剂，将含引发剂的单体粘结剂加入到装有固体颗粒的模具中，通过敲击或震击模具的方式使各物料混合均匀，最后引发原位聚合得到低碳高强建筑材料；
7、一般情况下，固体物料与粘结剂混合时由于粘结剂的粘度较大，需施加外力搅拌才能使各物料混合均匀，用时较长，操作也比较复杂，而本专利技术无需搅拌过程，只要将各物料加入到模具中以后，敲击或震击模具3-20次即可混匀，操作更加便捷；
8、其中，所述液态单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甘油酯中的一种或多种；
9、所述偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基硅烷）、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种；
10、在原位聚合反应中，偶联剂的一端通过化学反应与固体颗粒表面形成化学键，偶联剂的另一端与液态单体发生共聚反应形成聚合物。
11、进一步，所述偶联剂和液态单体的质量比为1:99-30:70，技术人员可以通过调节单体粘结剂中偶联剂和液态单体的比例控制后期制备的建筑材料的力学性能。
12、进一步，所述含引发剂的单体粘结剂的粘度为0.1 mpa·s-500 mpa·s/25℃，损耗模量g’’和储能模量g’之比（即损耗系数）为100-100000，说明该单体粘结剂呈现出强流动性的液体特征。
13、进一步，所述引发剂与单体粘结剂的质量比为1:20-1:200，可以通过控制引发剂和单体粘结剂的比例来控制后期制备的建筑材料的力学性能。引发剂种类的选择可以根据引发方式对应改变，例如采用热引发方式时，可加入热引发剂，采用光引发方式时，可加入光引发剂，此处不做具体限定。示例性地，所述引发剂包括但不限于有机过氧类引发剂和/或偶氮类引发剂。
14、进一步，所述偶氮类引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或多种；
15、所述有机过氧类引发剂包括但不限于过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二异丙酯的一种或多种。
16、进一步，当引发剂选自偶氮类引发剂时，偶氮类引发剂和单体粘结剂的质量比为1:25-1:75。
17、进一步，当引发剂选自有机过氧类引发剂时，有机过氧类引发剂和单体粘结剂的质量比为1:75-1:125。
18、进一步，所述固体颗粒选自石英砂、海沙、黄金沙、珍珠沙、沙漠沙等以sio2为主要成分的沙子以及工业废料颗粒（例如矿渣、煤渣、钢渣等）中的一种或多种；示例性地，所述石英砂的粒径为100-250 μm，所述沙漠沙的粒径为50-150 μm，所述海沙的粒径为300-500μm，所述钢渣的粒径为10-1000 μm，所述黄金沙的粒径为500-1000μm；所述珍珠沙的粒径为2000-3000μm。
19、进一步，单体粘结剂除氧方式包括但不限于将溶液超声10-60 min，或在溶液中通入氮气30-120 min，此处不做具体限定。
20、进一步，所述含引发剂的单体粘结剂和固体颗粒的质量比为1:2-1:5；示例性地，所述含引发剂的单体粘结剂和固体颗粒的质量比可以为1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5等。
21、进一步，引发原位聚合的方式包括热引发聚合或光引发聚合。
22、进一步，当引发方式选用热引发时，热引发条件为在40-85℃的烘箱中加热10-120min；
23、当引发方式选用光引发时，光引发条件为在紫外光波长为320-395nm下照射5-60min。
24、为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：
25、本专利技术公开一种采用如上所述制备方法制备得到的低碳高强建筑材料。
26、本专利技术的有益效果如下：
27、本专利技术选择含有双键官能团的偶联剂、可以形成氢键的液态单体以及引发剂进行组合，形成流动性强、粘度低、润湿性好的单体粘结剂。该单体粘结剂在聚合反应前与固体颗粒混合，通过毛细渗透作用可以充分浸润固体颗粒表面以及进入颗粒缝隙内，使偶联剂分子可以顺利地移动到液体单体和固体颗粒的界面处，并不会改变固体颗粒原有的堆积方式，且粘结剂中分子可自由移动，发生自组装过程，将单体粘结剂和固体颗粒表面的相互作用实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低碳高强建筑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述偶联剂和液态单体的质量比为1:99-30:70。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含引发剂的单体粘结剂的粘度为0.1 mPa·s-500 mPa·s/25℃，损耗模量G’’和储能模量G’之比为100-100000。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固体颗粒选自石英砂、海沙、黄金沙、珍珠沙、沙漠沙以及工业废料颗粒中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含引发剂的单体粘结剂和固体颗粒的质量比为1:2-1:5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，引发原位聚合的方式包括热引发聚合或光引发聚合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自有机过氧类引发剂和/或偶氮类引发剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
10.一种
...【技术特征摘要】
1.一种低碳高强建筑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述偶联剂和液态单体的质量比为1:99-30:70。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含引发剂的单体粘结剂的粘度为0.1 mpa·s-500 mpa·s/25℃，损耗模量g’’和储能模量g’之比为100-100000。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固体颗粒选自石英砂、海沙、黄金沙、珍珠沙、沙漠沙以及工业废料颗粒中的一种或多种。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树涛，陈子云，徐雪涛，江雷，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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