一種地聚物-聚合物復(fù)合板材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地聚物-聚合物復(fù)合板材及其制備方法，包括樹脂膠液12-18份；濃堿液59-66份；建筑垃圾30-40份；粉煤灰30-40份；水泥30-40份；玻璃纖維0.5-1份；界面增強(qiáng)劑3-5份。方法包括：1）建筑垃圾粉煤灰的粉碎及篩分；2）地聚物-聚合物復(fù)合材料的混配：將樹脂溶于苯甲醇中，加入乙二胺，形成樹脂膠液；制備濃堿液；在濃堿液中逐漸加入建筑垃圾和粉煤灰，持續(xù)攪拌下依次加入水泥、玻璃纖維、界面增強(qiáng)劑、樹脂膠液，既得地聚物-聚合物復(fù)合材料；3）地聚物-聚合物復(fù)合板材的成型：將地聚物-聚合物復(fù)合材料澆入模具內(nèi)，然后將模具轉(zhuǎn)入干燥箱中干燥，冷卻后取出制品。該板材抗壓強(qiáng)度高、耐水性好、成型工藝簡(jiǎn)單、能耗低，適于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種地聚物-聚合物復(fù)合板材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑垃圾和粉煤灰地質(zhì)聚合物的重復(fù)利用，特別是一種地聚物-聚合物復(fù)合板材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃將節(jié)能減排作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要問題，同時(shí)將樹脂基復(fù)合材料作為新材料的發(fā)展重點(diǎn)之一。我國在建筑垃圾和粉煤灰的處理方面都面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn):預(yù)計(jì)到2020年我國將至少產(chǎn)生20億噸建筑廢渣，而目前建筑垃圾資源轉(zhuǎn)化率卻不足5%，與歐美國家超過90%的轉(zhuǎn)化率還有很大差距；每年工業(yè)燃煤產(chǎn)生粉煤灰約2-4億噸，利用率低且主要以低端利用為主，給環(huán)境問題帶來了巨大的考驗(yàn)，成為急待解決的問題。
[0003]據(jù)資料表明，建筑垃圾中混凝土約占30-35%，磚塊、沙土約占40-45%，經(jīng)破碎、粉碎、過篩等處理后，可以獲得建筑垃圾粉料，其Si02、Al2O3含量較高，具有再生利用的價(jià)值；而粉煤灰的主要成分是Ca0、Si02、Al203等金屬氧化物，其Si02、Al203含量也較高。因此，建筑垃圾和粉煤灰均滿足產(chǎn)生地質(zhì)聚合物反應(yīng)的條件，兩者混合利用還能形成組分含量的互補(bǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種地聚物-聚合物復(fù)合板材及其制備方法，該板材解決建筑垃圾和粉煤灰的處理，以及自然資源短缺的問題，板材具有較高的抗壓強(qiáng)度、較好的耐水性；其成型工藝簡(jiǎn)單 ，無需高溫?zé)Y(jié)、能耗低，適于推廣應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種地聚物-聚合物復(fù)合板材，包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料:
[0007]
樹脂膠液12-18份；
濃堿液59-66份；
建筑垃圾30-40份；
粉煤灰30-40份；
水泥30-40份；
玻璃纖維0.5-1份；
界面增強(qiáng)劑3-5份。
[0008]進(jìn)一步地,所述樹脂膠液包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料:[0009]樹脂10-15份；苯甲醇1-2份；乙二胺1.0-1.5份。
[0010]進(jìn)一步地，所述樹脂為環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0011]進(jìn)一步地,所述濃堿液包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料:
[0012]強(qiáng)堿14-16 份；水 45-50 份。
[0013]進(jìn)一步地，所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣。
[0014]進(jìn)一步地，所述界面增強(qiáng)劑為六次甲基四胺、二乙烯三胺或聚酰胺。
[0015]相應(yīng)地，本發(fā)明還給出了一種地聚物-聚合物復(fù)合板材的制備方法，包括下述步驟:
[0016]第一步，建筑垃圾的粉碎及篩分，粉煤灰的篩分:
[0017]將建筑垃圾中的金屬和木材分棟出后，先用反擊式破碎機(jī)將大塊物料擊碎，然后再用萬能粉碎機(jī)粉碎；將粉碎后的建筑垃圾及粉煤灰分別用80目、200目的篩子在振動(dòng)篩上篩分，分別取200目的建筑垃圾粉料和200目的粉煤灰為原材料；
[0018]第二步，地聚物-聚合物復(fù)合材料的混配工藝:
[0019]I)將質(zhì)量份數(shù)的10-15份樹脂溶于1-2份苯甲醇中，加入1.0_1.5份乙二胺，攪拌均勻后形成樹脂膠液備用；
[0020]2)將質(zhì)量份數(shù)的14-16份強(qiáng)堿溶于45-50份水中形成濃堿溶液；
[0021]3)在59-66份濃堿溶液中逐漸加入質(zhì)量份數(shù)的30_40份建筑垃圾和30_40份粉煤灰，持續(xù)攪拌10-15min ;然后，在持續(xù)攪拌的情況下依次加入質(zhì)量份數(shù)的30-40份水泥、
0.5-1份玻璃纖維、3-5份界面增強(qiáng)劑、以及提前20-30min步驟I)配制好的12-18份樹脂膠液，既得地聚物-聚合物復(fù)合材料；
[0022]第三步，地聚物-聚合物復(fù)合板材的成型工藝:
[0023]該復(fù)合板材的成型模具的底板為普通的無機(jī)玻璃，邊框?yàn)榫哂?-5度脫模斜度的、尺寸為200*200*20mm鋼框；成型前，先用甲基硅油涂覆模具底板和鋼模具邊框；然后將地聚物-聚合物復(fù)合材料澆入模具內(nèi)，在20-30°C條件下靜置24小時(shí)；然后將模具轉(zhuǎn)入干燥箱中，在60-80°C條件下干燥24小時(shí)；取出模具，待模具冷卻后取出制品即可。
[0024]本發(fā)明是將地聚物——也稱地質(zhì)聚合物，或土聚物(指富含Si02、Al2O3的材料，如建筑垃圾、粉煤灰等)中建筑垃圾和粉煤灰為主要原材料，在堿的激發(fā)下，引發(fā)建筑垃圾粉料中的S1-O四面體和Al-O四面體能在低溫條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成以共價(jià)鍵相連的S1-O-Al、S1-O-Si或Al-O-Al分子鏈結(jié)構(gòu)，形成致密高強(qiáng)的地聚物。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步強(qiáng)化建筑垃圾中Si02、Al203等氧化物的粘結(jié)性、增強(qiáng)體系的耐水性，還在該建筑垃圾地聚物體系中引入了聚合物和界面增強(qiáng)劑(聚合物——由環(huán)氧樹脂、溶劑苯甲醇、固化劑乙二胺構(gòu)成的樹脂膠溶液；界面增強(qiáng)劑——能在聚合物和地聚物之間形成共價(jià)鍵的六次甲基四胺或二乙烯三胺或聚酰胺)，從而形成以建筑垃圾地聚物為主體、聚合物改性為輔的建筑垃圾地聚物-聚合物復(fù)合材料，可將其澆注成型為建筑垃圾地聚物-聚合物復(fù)合板材，用于建筑物外墻保溫、山體滑坡地帶表面硬化等領(lǐng)域。
[0025]該地聚物-聚合物復(fù)合板材的開發(fā)利用有以下突出優(yōu)點(diǎn): [0026]其一，可以解決建筑垃圾和粉煤灰的處理，以及自然資源短缺的問題，屬于國家鼓勵(lì)企業(yè)開展的資源綜合利用和循環(huán)利用領(lǐng)域的課題；
[0027]其二，該地聚物-聚合物復(fù)合板材具有較高的抗壓強(qiáng)度、較好的耐水性，可以將其應(yīng)用于建筑物保溫、山體滑坡地帶表面硬化等領(lǐng)域；
[0028]其三，該地聚物-聚合物復(fù)合板材成型工藝簡(jiǎn)單，無需高溫?zé)Y(jié)、能耗低，是其能夠被推廣利用的先決條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1a為本發(fā)明地聚物-聚合物復(fù)合板材樣板。
[0030]圖1b為地聚物-聚合物復(fù)合板材微觀結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】 [0031]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0032]1.該發(fā)明專利用到的材料、試劑和設(shè)備
[0033]I)用到的材料、試劑如下:
[0034]建筑垃圾粉料，200目，建筑拆遷工地；
[0035]粉煤灰，200目，漢中鋅業(yè)股份有限公司；
[0036]重和硅酸鹽水泥，P-C32.5，中材漢江水泥股份有限公司；
[0037]NaOH，化學(xué)純，天津市津北精細(xì)化工有限公司；
[0038]苯甲醇，化學(xué)純，西安三浦精細(xì)化工廠；
[0039]環(huán)氧樹脂，E-44，西安科達(dá)膠粘劑有限公司；
[0040]乙二胺，化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；
[0041]六次甲基四胺，化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；
[0042]甲基硅油，化學(xué)純，成都翔順有機(jī)硅有限公司；
[0043]玻璃纖維,20mm,廊坊玉達(dá)亞絕緣材料有限公司。
[0044]2)用到的設(shè)備主要有:
[0045]反擊式破碎機(jī)，PF,上海山啟機(jī)械制造有限公司；
[0046]萬能粉碎機(jī)，WF-20，江陰市科力機(jī)械有限公司；
[0047]振動(dòng)篩，8411，上虞市道墟杰達(dá)儀器廠；
[0048]干燥箱，DHG,上海精宏實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司；
[0049]混合器，實(shí)驗(yàn)型，萊州隆和化工機(jī)械有限公司；
[0050]電子天平，VAL0R3000,上海亞津有限公司。
[0051]2.地聚物-聚合物復(fù)合板材制備的主要技術(shù)環(huán)節(jié)
[0052]建筑垃圾的粉碎及篩分，粉煤灰的篩分:將建筑垃圾中的金屬和木材分揀出后，先用反擊式破碎機(jī)將大塊物料擊碎，然后再用萬能粉碎機(jī)粉碎；將粉碎后的建筑垃圾及粉煤灰分別用80目、200目的篩子在振動(dòng)篩上篩分，分別取200目的建筑垃圾粉料和200目的粉煤灰為原材料，兩種原材料的利用率均在85%以上。
[0053]地聚物-聚合物復(fù)合材料的混配工藝:取10-15份環(huán)氧樹脂(下表1給出了不同的樹脂種類)溶于1-2份苯甲醇中，加入1-1.5份乙二胺，攪拌均勻后形成樹脂膠液備用。取14-16份NaOH (下表1還列出了不同堿類種類)溶于45-50份水中形成濃堿溶液；在59-66份NaOH的濃堿溶液中逐漸加入30-40份建筑垃圾和30-40份粉煤灰，持續(xù)攪拌10_15min ；然后，在持續(xù)攪拌的情況下依次加入30-40份水泥、0.5-1份玻璃纖維、3-5份六次甲基四胺(表1給出了用以替代六次甲基四胺的其他種類的界面增強(qiáng)劑)、以及提前約20-30min配制好的12-18份環(huán)氧樹脂膠液，既得地聚物-聚合物復(fù)合材料。
[0054]地聚物-聚合物復(fù)合板材的成型工藝:該復(fù)合板材的成型模具的底板為普通的無機(jī)玻璃，邊框?yàn)榫哂?-5度脫模斜度的、尺寸為200*200*20mm鋼框。成型前，先用甲基硅油涂覆模具底板和鋼模具邊框；然后將地聚物-聚合物復(fù)合材料澆入模具內(nèi)，在20-30°C條件下靜置24小時(shí)；然后將模具轉(zhuǎn)入干燥箱中，在60-80°C條件下干燥24小時(shí)。取出模具，待模具冷卻后取出制品即可。
[0055]3.地聚物-聚合物復(fù)合板材的結(jié)構(gòu)和性能
[0056]圖1所示為地聚物-聚合物復(fù)合板材樣板及微觀結(jié)構(gòu)。圖1a為地聚物-聚合物復(fù)合板材樣板，可以看到，其表面平整光滑，也可以通過加入各種顏料對(duì)其進(jìn)行著色處理，形成彩色的地聚物-聚合物復(fù)合板材；圖1b為地聚物-聚合物復(fù)合板材的微觀結(jié)構(gòu)，可以看到該復(fù)合材料形成了比較致密的結(jié)構(gòu)。
[0057]該地聚物-聚合物復(fù)合板材抗壓強(qiáng)度好于普通建筑用磚，密度約1.2g/cm3左右；且具有較好的耐水性，長期水浸泡硬度和抗壓強(qiáng)度不受影響；而且該地聚物-聚合物復(fù)合板材還具有一定的吸水保濕功能。
[0058]下面通過表1進(jìn)一步說明本發(fā)明的制備方法。
[0059]表1本發(fā)明建筑垃 圾復(fù)合板材材料添加比例及制備條件(質(zhì)量份數(shù))。
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種地聚物-聚合物復(fù)合板材，其特征在于，包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地聚物-聚合物復(fù)合板材，其特征在于，所述樹脂膠液包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料: 樹脂10-15份；苯甲醇1-2份；乙二胺1.0-1.5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地聚物-聚合物復(fù)合板材，其特征在于，所述樹脂為環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地聚物-聚合物復(fù)合板材，其特征在于，所述濃堿液包括下述質(zhì)量份數(shù)的原料: 強(qiáng)堿14-16份；水45-50份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地聚物-聚合物復(fù)合板材，其特征在于，所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的地聚物-聚合物復(fù)合板材，其特征在于，所述界面增強(qiáng)劑為六次甲基四胺、二乙烯三胺或聚酰胺。
7.—種地聚物-聚合物復(fù)合板材的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: 第一步，建筑垃圾的粉碎及篩分，粉煤灰的篩分: 將建筑垃圾中的金屬和木材分揀出后，先用反擊式破碎機(jī)將大塊物料擊碎，然后再用萬能粉碎機(jī)粉碎；將粉碎后的建筑垃圾及粉煤灰分別用80目、200目的篩子在振動(dòng)篩上篩分，分別取200目的建筑垃圾粉料和200目的粉煤灰為原材料； 第二步，地聚物-聚合物復(fù)合材料的混配工藝: 1)將質(zhì)量份數(shù)的10-15份樹脂溶于1-2份苯甲醇中，加入1.0-1.5份乙二胺，攪拌均勻后形成樹脂膠液備用； 2)將質(zhì)量份數(shù)的14-16份強(qiáng)堿溶于45-50份水中形成濃堿溶液； 3)在59-66份濃堿溶液中逐漸加入質(zhì)量份數(shù)的30-40份建筑垃圾和30-40份粉煤灰，持續(xù)攪拌10-15min ;然后，在持續(xù)攪拌的情況下依次加入質(zhì)量份數(shù)的30-40份水泥、0.5-1份玻璃纖維、3-5份界面增強(qiáng)劑、以及提前20-30min步驟I)配制好的12-18份樹脂膠液，既得地聚物-聚合物復(fù)合材料； 第三步，地聚物-聚合物復(fù)合板材的成型工藝:該復(fù)合板材的成型模具的底板為普通的無機(jī)玻璃，邊框?yàn)榫哂?-5度脫模斜度的、尺寸為200*200*20mm鋼框；成型前，先用甲基硅油涂覆模具底板和鋼模具邊框；然后將地聚物-聚合物復(fù)合材料澆入 模具內(nèi)，在20-30°C條件下靜置24小時(shí)；然后將模具轉(zhuǎn)入干燥箱中，在60-80°C條件下干燥24小時(shí)；取出模具，待模具冷卻后取出制品即可。
【文檔編號(hào)】C04B28/00GK103787621SQ201310699108
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】董金虎, 馮小明, 賀志榮, 張偉, 王永善, 王同樂, 付蕾, 陳立貴 申請(qǐng)人:陜西理工學(xué)院