本發(fā)明涉及一種地聚物多孔材料的制備方法的制備方法，屬于建筑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，常用的建筑保溫材料主要是有機(jī)聚合物發(fā)泡材料，這類材料雖然保溫性能好，密度小，防水性能好，但是與無機(jī)保溫材料相比，其耐熱性、防火性等方面仍有比較大的差距，同時(shí)有機(jī)聚合物保溫材料本身所帶來的環(huán)境問題也不容忽視?？紤]到環(huán)境和建筑安全性的要求，研究輕質(zhì)高強(qiáng)、低成本和高防火性的保溫材料是亟待解決的問題。
地質(zhì)聚合物（簡(jiǎn)稱地聚物）是一種硅氧四面體和鋁氧四面體聚合而成，具有非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)特征的三維網(wǎng)絡(luò)狀凝膠材料，因其產(chǎn)物中含油大量與構(gòu)成地殼物質(zhì)性質(zhì)相似的含硅鋁長(zhǎng)鏈的無機(jī)聚合物而得名，又可以稱其為土聚物、礦物聚合物、無機(jī)高分子聚合物等。與普通水泥相比，具有更好的耐酸、耐堿、耐高溫性和更高的抗壓強(qiáng)度，但是，如何利用其優(yōu)勢(shì)制備出保溫材料要求的低表觀密度且強(qiáng)度較高的多孔材料，達(dá)到相同類別多孔材料的質(zhì)輕、高強(qiáng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，目前還是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)傳統(tǒng)地聚物多孔材料低表觀密度和高強(qiáng)度要求無法協(xié)調(diào)統(tǒng)一的問題，提供了一種地聚物多孔輕質(zhì)高強(qiáng)材料的制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
1）取硅藻土和沼液混合，經(jīng)密封發(fā)酵、過濾和干燥，得干燥沼液改性硅藻土濾渣，并與納米鐵粉球磨混合，再經(jīng)炭化反應(yīng)，得含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料；
（2）將高嶺土粉碎、過篩和烘干后，煅燒活化，得偏高嶺土；
（3）將表面活性劑op-10、無水乙醇、多巴胺、硬脂酸鈣和水玻璃溶液高速攪拌，并在攪拌過程中依次添加偏高嶺土和含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，再經(jīng)注模、固化和養(yǎng)護(hù)后脫模，即得地聚物多孔材料。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明充分利用硅藻土豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，良好的吸附吸能，吸附沼液中有機(jī)質(zhì)，經(jīng)炭化后可均勻分散于硅藻土孔隙結(jié)構(gòu)中，利于碳化硅晶須的均勻生長(zhǎng)，作為增強(qiáng)添加料添加至地聚物材料中，可有效提高材料的機(jī)械強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度可達(dá)2.8～3.0mpa；
（2）本發(fā)明充分利用高速攪拌使空氣以微小氣泡均勻分布于乳液中，配合多巴胺在堿性條件和水中溶解氧作用下形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吸附含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，形成三維增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，在降低表觀密度的同時(shí)有效提高材料機(jī)械強(qiáng)度，將本發(fā)明所得地聚物多孔材料應(yīng)用于外墻保溫層材料使用時(shí)，各項(xiàng)性能相比于傳統(tǒng)地聚物材料皆有提高，材料表觀密度為1.05～1.45g/cm3，吸水率為6.8～10.2%，隔熱性能好，導(dǎo)熱系數(shù)為1.38～1.42w/（m·k），且所用原料具有良好的耐候性和耐腐蝕性。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所需要的原料有：硅藻土、沼液、納米鐵粉、高嶺土、表面活性劑op-10、無水乙醇、多巴胺、硬脂酸鈣、模數(shù)為1.2～1.6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30～40%的水玻璃溶液。
稱取100～150g硅藻土，倒入盛有400～500ml沼液的玻璃罐中，用玻璃棒攪拌混合6～10min后，將玻璃罐密封靜置發(fā)酵8～15h，利用硅藻土的吸附性能，吸收沼液中有機(jī)質(zhì)，沼液中微生物無氧發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸使燒瓶中體系呈弱酸性，弱酸性環(huán)境可溶解硅藻土中酸溶性無機(jī)鹽雜質(zhì)，再將玻璃罐中物料過濾，得沼液改性硅藻土濾渣，并將沼液改性硅藻土濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，得干燥沼液改性硅藻土濾渣；依次稱取80～100g干燥沼液改性硅藻土濾渣，0.8～1.2g納米鐵粉，倒入球磨罐中，球磨混合30～45min后，得混合粉末，混合粉末為納米鐵粉和沼液改性硅藻土濾渣的球磨混合物，并將所得混合粉末轉(zhuǎn)入炭化爐，以10～15ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣保護(hù)，在氬氣保護(hù)狀態(tài)下，以10～20℃/min速率程序升溫至550～600℃，保溫炭化2～4h，使硅藻土吸附的有機(jī)質(zhì)炭化，炭化后的有機(jī)質(zhì)均勻分散于硅藻土孔隙結(jié)構(gòu)中，再以3～5℃/min速率程序升溫至1400～1600℃，保溫反應(yīng)3～5h，以納米鐵粉為催化劑，催化炭化有機(jī)質(zhì)與硅藻土中二氧化硅反應(yīng)生成碳化硅晶須，隨爐冷卻至室溫，出料，得含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料；稱取300～500g高嶺土，倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過80～120目篩，得高嶺土粉，再將高嶺土粉置于烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，并將干燥后的高嶺土粉轉(zhuǎn)入馬弗爐，于溫度為780～800℃條件下，煅燒2～3h，將高嶺土煅燒活化，隨爐冷卻至室溫，出料，得偏高嶺土；依次稱取3～5g表面活性劑op-10，8～10ml無水乙醇，6～8g多巴胺，0.3～0.5g硬脂酸鈣，倒入盛有600～800ml模數(shù)為1.2～1.6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30～40%的水玻璃溶液的燒杯中，再將燒杯移至高速攪拌機(jī)，以1000～1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合15～20min，再于高速攪拌狀態(tài)下以3～5g/min速率向燒杯中添加200～220g所得偏高嶺土，待偏高嶺土加入結(jié)束，再于高速攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入15～20g含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，待加入結(jié)束，繼續(xù)高速攪拌混合20～30min，利用高速攪拌使空氣以微小氣泡均勻分布于攪拌形成的乳液中，配合多巴胺在堿性條件和水中溶解氧作用下形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吸附含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，形成三維增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，在降低表觀密度的同時(shí)有效提高材料機(jī)械強(qiáng)度；待高速攪拌混合結(jié)束，倒入模具中，并將模具置于室溫條件下固化24～36h，再將模具移入恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，于溫度為70～80℃，相對(duì)濕度為90～92%條件下養(yǎng)護(hù)8～12h，脫模，再于25～30℃條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)15～28天，即得地聚物多孔輕質(zhì)高強(qiáng)材料。
實(shí)例1
稱取100g硅藻土，倒入盛有400ml沼液的玻璃罐中，用玻璃棒攪拌混合6min后，將玻璃罐密封靜置發(fā)酵8h，再將玻璃罐中物料過濾，得沼液改性硅藻土濾渣，并將沼液改性硅藻土濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，得干燥沼液改性硅藻土濾渣；依次稱取80g干燥沼液改性硅藻土濾渣，0.8g納米鐵粉，倒入球磨罐中，球磨混合30min后，得混合粉末，并將所得混合粉末轉(zhuǎn)入炭化爐，以10ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣保護(hù)，在氬氣保護(hù)狀態(tài)下，以10℃/min速率程序升溫至550℃，保溫炭化2h，再以3℃/min速率程序升溫至1400℃，保溫反應(yīng)3h，隨爐冷卻至室溫，出料，得含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料；稱取300g高嶺土，倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過80目篩，得高嶺土粉，再將高嶺土粉置于烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，并將干燥后的高嶺土粉轉(zhuǎn)入馬弗爐，于溫度為780℃條件下，煅燒2h，隨爐冷卻至室溫，出料，得偏高嶺土；依次稱取3g表面活性劑op-10，8ml無水乙醇，6g多巴胺，0.3g硬脂酸鈣，倒入盛有600ml模數(shù)為1.2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的水玻璃溶液的燒杯中，再將燒杯移至高速攪拌機(jī)，以1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合15min，再于高速攪拌狀態(tài)下以3g/min速率向燒杯中添加200g所得偏高嶺土，待偏高嶺土加入結(jié)束，再于高速攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入15g含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，待加入結(jié)束，繼續(xù)高速攪拌混合20min；待高速攪拌混合結(jié)束，倒入模具中，并將模具置于室溫條件下固化24h，再將模具移入恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，于溫度為70℃，相對(duì)濕度為90%條件下養(yǎng)護(hù)8h，脫模，再于25條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)15天，即得地聚物多孔輕質(zhì)高強(qiáng)材料。
實(shí)例2
稱取150g硅藻土，倒入盛有500ml沼液的玻璃罐中，用玻璃棒攪拌混合10min后，將玻璃罐密封靜置發(fā)酵15h，再將玻璃罐中物料過濾，得沼液改性硅藻土濾渣，并將沼液改性硅藻土濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，得干燥沼液改性硅藻土濾渣；依次稱取100g干燥沼液改性硅藻土濾渣，1.2g納米鐵粉，倒入球磨罐中，球磨混合45min后，得混合粉末，并將所得混合粉末轉(zhuǎn)入炭化爐，以15ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣保護(hù)，在氬氣保護(hù)狀態(tài)下，以20℃/min速率程序升溫至600℃，保溫炭化4h，再以5℃/min速率程序升溫至1600℃，保溫反應(yīng)5h，隨爐冷卻至室溫，出料，得含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料；稱取500g高嶺土，倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過120目篩，得高嶺土粉，再將高嶺土粉置于烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，并將干燥后的高嶺土粉轉(zhuǎn)入馬弗爐，于溫度為800℃條件下，煅燒3h，隨爐冷卻至室溫，出料，得偏高嶺土；依次稱取5g表面活性劑op-10，10ml無水乙醇，8g多巴胺，0.5g硬脂酸鈣，倒入盛有800ml模數(shù)為1.6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的水玻璃溶液的燒杯中，再將燒杯移至高速攪拌機(jī)，以1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20min，再于高速攪拌狀態(tài)下以5g/min速率向燒杯中添加220g所得偏高嶺土，待偏高嶺土加入結(jié)束，再于高速攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入20g含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，待加入結(jié)束，繼續(xù)高速攪拌混合30min；待高速攪拌混合結(jié)束，倒入模具中，并將模具置于室溫條件下固化36h，再將模具移入恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，于溫度為80℃，相對(duì)濕度為92%條件下養(yǎng)護(hù)12h，脫模，再于30℃條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28天，即得地聚物多孔輕質(zhì)高強(qiáng)材料。
實(shí)例3
稱取120g硅藻土，倒入盛有450ml沼液的玻璃罐中，用玻璃棒攪拌混合7min后，將玻璃罐密封靜置發(fā)酵10h，再將玻璃罐中物料過濾，得沼液改性硅藻土濾渣，并將沼液改性硅藻土濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，得干燥沼液改性硅藻土濾渣；依次稱取90g干燥沼液改性硅藻土濾渣，1.0g納米鐵粉，倒入球磨罐中，球磨混合40min后，得混合粉末，并將所得混合粉末轉(zhuǎn)入炭化爐，以12ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣保護(hù)，在氬氣保護(hù)狀態(tài)下，以15℃/min速率程序升溫至570℃，保溫炭化3h，再以4℃/min速率程序升溫至1500℃，保溫反應(yīng)4h，隨爐冷卻至室溫，出料，得含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料；稱取400g高嶺土，倒入粉碎機(jī)中，粉碎后過100目篩，得高嶺土粉，再將高嶺土粉置于烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，并將干燥后的高嶺土粉轉(zhuǎn)入馬弗爐，于溫度為790℃條件下，煅燒2h，隨爐冷卻至室溫，出料，得偏高嶺土；依次稱取4g表面活性劑op-10，9ml無水乙醇，7g多巴胺，0.4g硬脂酸鈣，倒入盛有700ml模數(shù)為1.4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的水玻璃溶液的燒杯中，再將燒杯移至高速攪拌機(jī)，以1100r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合17min，再于高速攪拌狀態(tài)下以4g/min速率向燒杯中添加210g所得偏高嶺土，待偏高嶺土加入結(jié)束，再于高速攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入17g含碳化硅晶須的增強(qiáng)添加料，待加入結(jié)束，繼續(xù)高速攪拌混合25min；待高速攪拌混合結(jié)束，倒入模具中，并將模具置于室溫條件下固化30h，再將模具移入恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，于溫度為75℃，相對(duì)濕度為91%條件下養(yǎng)護(hù)10h，脫模，再于27℃條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)20天，即得地聚物多孔輕質(zhì)高強(qiáng)材料。