專利名稱：一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磷酸鋁復合結合劑的制備，特別是一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法。
背景技術：
磷酸鋁結合劑具有粘接能力強、常溫固化，耐高溫等優(yōu)異的性能，廣泛的應用于耐火材料，鑄造以及無機涂料領域。傳統(tǒng)磷酸鋁結合劑的制備是用鋁的氫氧化物或氧化物、氮化物與磷酸反應得到磷酸鋁基料，然后加入適當?shù)奶盍虾凸袒瘎?，這種制備方法選用的工業(yè)原料成本較高，生產(chǎn)工藝較復雜。我國有豐富的粘土礦物資源，儲量巨大，質量上乘。粘土礦物是一些水合鋁硅酸鹽，同時含有鐵，鎂，堿金屬，堿土金屬等其他陽離子。粘土礦物中的鋁活性較高，能夠在一定條件下和無機強酸，甚至中強酸進行反應。粘土礦物一般顆粒細小，部分粘土還是天然的納米材料，具有小尺寸效應，隧道效應以及界面效應等納米材料所具有的特殊性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法。以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法的步驟如下
1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當于粘土礦物重量0.1 0.2 %的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于60 70 0C恒溫干燥3 6 h，得到精制粘土礦物；
2)在精制粘土礦物中加入濃度為40 85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 120 0C, 反應時間為0.5 6 h，冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)2% 10 %的固化劑，制得磷酸鋁復合結合劑。所述的粘土礦物為高嶺土、埃洛石、地開石、珍珠陶土、伊利石、蒙脫土、蛭石或水鋁英石。所述的分散劑為三聚磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸鈉。所述的固化劑為氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氧化鋅。本發(fā)明的磷酸鋁復合結合劑制備方法具有原料便宜易得，工藝簡單、操作條件溫和，易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；制備的產(chǎn)品具有較強的附著力和優(yōu)異的柔韌性、耐熱性、耐水性、 耐候性等性能；可廣泛地應用于要求高溫熱穩(wěn)定性或速凝性的多種用途，如航空航天用透波材料、鋼鐵等金屬的耐高溫、耐腐蝕保護涂層、建筑保溫材料、耐火材料以及塑料制品等行業(yè)。
具體實施例方式以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法的步驟如下1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當于粘土礦物重量0.1 0.2 %的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于60 70 0C恒溫干燥3 6 h，得到精制粘土礦物；
2)在精制粘土礦物中加入濃度為40 85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 120 0C, 反應時間為0.5 6 h，冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)2% 10 %的固化劑，制得磷酸鋁復合結合劑。所述的粘土礦物為高嶺土、埃洛石、地開石、珍珠陶土、伊利石、蒙脫土、蛭石或水鋁英石。所述的分散劑為三聚磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸鈉。所述的固化劑為氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氧化鋅。本發(fā)明結合以下實例作進一步的說明，但本發(fā)明的內容不僅限于實施例中所涉及的內容。實施例1:
1)將高嶺土加水配制成礦漿，加入相當于高嶺土重量0.2 %的六偏磷酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于70 °(恒溫干燥6 h，得到精制高嶺土；
2)在精制高嶺土中加入濃度為85%的磷酸，攪拌，控制溫度為120 °C，反應時間為6 h， 冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]= 0.7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)10%的氧化銅，制得磷酸鋁復合結合劑。實施例2:
1)將地開石加水配制成礦漿，加入相當于地開石重量0.1 %的三聚磷酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于60 °(恒溫干燥3 h，得到精制地開石；
2)在精制地開石中加入濃度為40%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 °C，反應時間為0.5 h，冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)2%的氧化鎂，制得磷酸鋁復合結合劑。實施例3:
1)將伊利石加水配制成礦漿，加入相當于伊利石重量0.2 %的硅酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于65 °(恒溫干燥4 h，得到精制伊利石；
2)在精制伊利石中加入濃度為65%的磷酸，攪拌，控制溫度為80 °C，反應時間為2 h， 冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.4，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)4%的氧化鋅，制得磷酸鋁復合結合劑。實施例4:
1)將蒙脫土加水配制成礦漿，加入相當于蒙脫土重量0. 1 %的三聚磷酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于65 °(恒溫干燥5 h，得到精制蒙脫土；
42)在精制蒙脫土中加入濃度為60%的磷酸，攪拌，控制溫度為90 °C，反應時間為4 h， 冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.5，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)5%的氧化鋯，制得磷酸鋁復合結合劑。性能測試將粘結劑室溫，靜置一段時間，觀察穩(wěn)定性；加入粘結劑質量分數(shù)40 % 的固化劑，在20mmX20mmX20mm的鋼制模具中澆注成型，振動以排除微小氣泡，室溫養(yǎng)護至完全固化，測試其抗壓強度；將固化后的樣品在濕度為RH90 %的環(huán)境中放置Mh，取出測定其吸濕后的抗壓強度，吸濕后的強度與原強度的比值來表示抗吸濕性的大小。表1 各實例制備得到粘結劑的性能測試結果
權利要求
1.一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法，其特征在于它的步驟如下1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當于粘土礦物重量0.1 0.2 %的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于60 70 0C恒溫干燥3 6 h，得到精制粘土礦物；2)在精制粘土礦物中加入濃度為40 85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 120 0C, 反應時間為0.5 6 h，冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)2% 10 %的固化劑，制得磷酸鋁復合結合劑。
2.如權利要求1所述的一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法，其特征在于所述的粘土礦物為高嶺土、埃洛石、地開石、珍珠陶土、伊利石、蒙脫土、蛭石或水鋁英石。
3.如權利要求1所述的一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法，其特征在于所述的分散劑為三聚磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸鈉。
4.如權利要求1所述的一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法，其特征在于所述的固化劑為氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氧化鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粘土礦物為原料制備磷酸鋁復合結合劑的方法。它的步驟如下1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當于粘土礦物重量0.1～0.2%的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風干燥箱于60～70oC恒溫干燥3～6h，得到精制粘土礦物；2)在精制粘土礦物中加入濃度為40～85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70～120oC，反應時間為0.5～6h，冷卻，得磷酸鋁復合結合劑基料；3)在磷酸鋁復合結合劑基料中加入基料質量分數(shù)2%～10%的固化劑，制得磷酸鋁復合結合劑。本發(fā)明具有原料便宜易得，工藝簡單、操作條件溫和，易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；制備的產(chǎn)品具有較強的附著力和優(yōu)異的柔韌性、耐熱性、耐水性、耐候性等性能。
文檔編號C04B12/02GK102424537SQ201110261658
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權日2011年9月6日
發(fā)明者劉舒婷, 葉瑛, 夏枚生, 張奧博, 朱旭恒, 李海晏, 陳濤, 陳雪剛 申請人:浙江大學