[发明专利]一种晶须增韧增强地聚合物及制备方法

说明书

本发明涉及一种晶须增韧增强地聚合物，由以下重量份原料制备而成：硅铝质原料100份，激发剂35‑80份，晶须1‑9份，分散剂0.03‑0.3份；激发剂为氢氧化钠和模数为3.0‑3.5的水玻璃重量比为1:4～1:5的混合物。本发明采用晶须对地聚合物进行改性，晶须加入后能够有效地填充地聚合物的有害孔，充填在聚合物网状结构中，并起到桥接作用，且材料界面增加从而提高基体的表面能，有效阻止了裂纹的产生与扩展，提高地聚合物的力学性能，使得地聚合物强度提高，强度高、韧性好、耐高温性能好，产品附加值高。本发明的地聚合物主体原料来源丰富、成本低廉，实现对工业固废的有效利用，具有良好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发涉及一种地聚合物，尤其是一种晶须增韧增强地聚合物，属于地聚合物技术领域。

背景技术

地聚合物是由硅铝质原料在激发剂作用下，通过“溶解-单体重构-缩聚”形成氧化硅四面体和铝氧四面体共用氧原子组成的三维网状骨架结构，具有类似地壳中一些天然矿物结构的无机聚合铝硅酸盐材料。与普通硅酸盐水泥生产相比，地聚合物生产过程不但能源消耗低，为普通硅酸盐水泥的30％左右；而且有害气体的排放少，CO₂排放量仅为普通硅酸盐水泥的9％；同时可大量利用工业废渣，如粉煤灰、煤矸石等。地聚合物胶凝材料本身具有早强快硬、渗透率低、耐腐蚀、良好的耐久性等优良性能，可应用于混凝土材料的修补、应急抢修、核废物及危险物固化处置、海洋环境工程等领域，但该材料存在脆性大、固化时易失水开裂等主要问题。为此有学者进行了改性研究，例如，申请号201910537921.4的专利公开了一种苯丙乳液增韧地聚合物及其制备方法；申请号201810203132.2的专利公开了一种环氧树脂增韧偏高岭土基地聚合物及其制备方法；申请号201611127977.5的专利公开了一种壳聚糖改性地聚合物胶凝材料；申请号201910062137.2的专利公开了一种超高韧性地聚合物及其制备方法，所用的增韧剂为聚乙烯醇纤维；等等。以上专利或文章中，对地聚合物改性所采用的改性剂都是高分子材料，而高分子材料存在易老化，不耐高温等缺陷，因此得到的地聚合物的耐高温性能和力学性能较差；另外，上述改性地聚合物在水化硬化后，硬化体中存在着较多孔径为50～200nm有害孔，不但影响强度，也影响其抗冻性、耐久性等综合性能，制约了地聚合物的推广应用。

晶须是指自然形成或者在人工控制条件下以单晶形式生长成的一种纤维，其直径在微纳米数量级，没有晶界、位错、空穴等缺陷，其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值，其机械强度等于邻接原子间力。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。晶须的强度远高于其他短切纤维，可用于制造高强度复合材料。现有技术中，尚没有采用晶须对地聚合物进行改性的报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中地聚合物的不足，提供一种晶须增韧增强地聚合物及制备方法，采用晶须对地聚合物进行改性，改性后的地聚合物具有良好的力学性能及耐高温性能。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一种晶须增韧增强地聚合物，由以下重量份原料制备而成：硅铝质原料100份，激发剂35-80份，晶须1-9份，分散剂0.03-0.3份。

所述硅铝质原料为偏高岭土、煤矸石、粉煤灰或矿渣中的一种或二种以上任意比例的混合物。

所述晶须为钛酸钾晶须或硫酸钙晶须中的任意一种。

所述激发剂为氢氧化钠和模数为3.0-3.5的水玻璃重量比为1:4～1:5的混合物；更优选为氢氧化钠和模数为3.3的水玻璃重量比为1:4的混合物。

所述分散剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或十二烷基磺酸钠中的任意一种。