本發明專利技術公開了一種環保型地聚物基泡沫材料，利用粉煤灰中的主要成分氧化鋁和氧化硅，通過加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀對粉煤灰進行堿激活發生地聚反應，并利用單質Al在堿性條件下發生化學反應，產生氣體以在漿料中發泡，制備出具有低密度高強度的地聚物基泡沫材料。本發明專利技術在減少固體廢棄物污染和空氣污染的同時，實現了粉煤灰的高值利用，達到節能減排，綠色環保的目的。地聚物基泡沫材料不僅符合一級保溫板的要求，并且工藝簡單，免高溫燒結。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種屬于多孔陶瓷
的地聚物基泡沫材料及其制備方法。
技術介紹
地質聚合物(Geopolymer)，簡稱“地聚物”，是一類具有硅氧四面體和鋁氧四面體通過橋氧鍵相連接的類沸石三維網狀結構的新型水硬性膠凝材料。地聚物通常是由具有火山灰活性的硅鋁原料，如偏高嶺土、高嶺土、粉煤灰、火山灰、粘土等，在較低溫度下， 經適當的工藝處理得到的，具有免高溫燒結的工藝特點。并且由于其獨特的結構，不僅兼有有機高聚物、陶瓷、水泥的特點，還表現出一些獨特的性能，如高強度、快硬固化性、耐高溫、隔熱、耐酸抗侵蝕、吸附有害毒物等。利用這些優良的性能，地聚物已經得到了很多的應用，尤其是在筑路和建筑材料方面。地聚物基泡沫材料是由剛性骨架和內部的孔洞組成，由于具有能量吸收性能好、質輕、氣孔率高等諸多優異的性能，在保溫材料，結構材料很多領域都獲得了廣泛的應用。目前，市場上所使用的保溫材料主要分為有機質和無機質兩大類。有機質類具有輕質、保溫、隔熱、防水等特點，但防火能力差；無機類最大的優點就是防火能力強，然而容重、導熱系數均偏高。如何制備一種兼備輕質又能保溫、防火的保溫材料是目前的研究熱點。粉煤灰是火力發電廠排放的固體廢物，近年來，由于它的大量堆積對環境造成了巨大的壓力。若利用粉煤灰制備地聚物基泡沫材料，可以提高粉煤灰的附加價值，減緩其對環境造成的壓力。同時該制備工藝是免高溫燒結的，極大地提高了節能減排的效率。
技術實現思路
本專利技術的目的，是對火力發電廠排放的固體廢物粉煤灰進行直接利用，提供一種環保型地聚物基泡沫材料及其制備方法。本專利技術通過如下技術方案予以實現一種環保型地聚物基泡沫材料，其原料組分為粉煤灰，無定形二氧化硅，鋁粉，氫氧化鈉或者氫氧化鉀及穩泡劑；所述穩泡劑為油酸；上述環保型地聚物基泡沫材料的制備方法，具有如下步驟( I)將氫氧化納或者氫氧化鉀溶于水中，配制8-16%摩爾百分比的堿溶液；(2)按照粉煤灰和無定形二氧化硅的Si:Al摩爾比為I. 6 2. 2:1的比例稱取粉煤灰和無定形二氧化娃;(3)將步驟(2)稱取的無定形二氧化硅在攪拌條件下緩慢加入到步驟(I)的氫氧化鈉或者氫氧化鉀的堿溶液中，并持續攪拌得到呈液態流動狀的硅酸鈉水溶液；隨后再將粉煤灰在攪拌條件下緩慢加入到上述硅酸鈉溶液中，攪拌3min，配置成固相含量為52%-68%的漿料；然后再將漿料注入球磨罐中，在650rpm轉速下球磨10 30min ；(4)將鋁粉按總固體的質量百分比為O. 02-0. 08wt%,將穩泡劑按漿料的體積百分比為O. 01v%,同時外加到步驟(3)球磨均勻的漿料中，充分攪拌，使鋁粉及穩泡劑在漿料中分散均勻后，將漿料注入模具中，常溫放置6h，使其充分發泡；(5)將步驟(4)已充分發泡的坯體置于60_90°C加熱固化，脫模后置于常溫下的陰涼處養護7 14天；坯體干燥后即制得環保型地聚物基泡沫材料。所述粉煤灰的組分及其質量百 分比含量為Al2O3彡27wt%, SiO2彡47wt%,Fe2O3 ^ 7wt%。本專利技術利用粉煤灰中的主要成分氧化鋁和氧化硅，通過加入氫氧化鈉對粉煤灰進行堿激活發生地聚反應，并利用單質Al在堿性條件下發生化學反應，產生氣體以在漿料中發泡，制備出具有低密度高強度的地聚物基泡沫材料。本專利技術在減少固體廢棄物污染和空氣污染的同時，實現了粉煤灰的高值利用，達到節能減排，綠色環保的目的。地聚物基泡沫材料不僅符合一級保溫板的要求，并且工藝簡單，免高溫燒結。附圖說明圖I是本施例3的環保型地聚物基泡沫材料SEM電子掃描形貌圖；圖2是實施例4的環保型地聚物基泡沫材料SEM電子掃描形貌圖。具體實施例方式本專利技術利用單質Al在堿性條件下發生化學反應，產生氣體以在漿料中發泡；粉煤灰是火山灰類物質，在堿性條件下激活發生地聚反應，產生地聚物，即在低溫(< IO(TC)條件下產生一類高強度陶瓷材料，具有免燒、降低成本、工藝簡單的效果。下面通過具體實施例對本專利技術作進一步描述。實施例I配制摩爾分數為10%的氫氧化鈉溶液，按照粉煤灰和二氧化硅中硅鋁元素的Si Al摩爾比為I. 8 1稱取粉煤灰和二氧化硅，將二氧化硅在攪拌條件下緩慢加入氫氧化鈉溶液中，攪拌均勻得硅酸鈉溶液，然后將粉煤灰在攪拌條件下加入到硅酸鈉溶液中，配成固相含量為62%的漿料，球磨10分鐘。球磨后加入O. 04wt%的鋁粉發泡，同時加入O. 01v%的穩泡劑，將充分發泡后的料漿注入dXh為50mmX 125mm的圓柱形的模具中，置于室溫6h充分發泡后，在70°C加熱固化，脫模后于常溫下置于陰涼處養護7天。所得泡沫陶瓷的形狀為規則圓柱形，其密度采用質量/體積的方法測定，抗壓強度按GB/T 1965-1996測定，所得性能詳見表I。實施例2配制摩爾分數為8%的氫氧化鉀溶液，按照粉煤灰和二氧化硅中硅鋁元素的Si A1摩爾比為2. O :1稱取粉煤灰和二氧化硅，將二氧化硅在攪拌條件下緩慢加入氫氧化鈉溶液中攪拌均勻得硅酸鈉溶液，然后將粉煤灰在攪拌條件下加入到硅酸鈉溶液中，配成固相含量為62%的漿料，球磨10分鐘。球磨后加入O. 06wt%的鋁粉發泡，同時加入O. 01v%的穩泡劑，將充分發泡后的料漿注入dXh為50mmX 125mm的圓柱形的模具中，置于室溫6h充分發泡后，在70°C加熱固化，脫模后于常溫下置于陰涼處養護7天。所得泡沫陶瓷的形狀為規則圓柱形，其密度采用質量/體積的方法測定，抗壓強度按GB/T 1965-1996測定，所得性能詳見表I。實施例3配制摩爾分數為12%的氫氧化納溶液，按照粉煤灰和二氧化硅中硅鋁元素的Si Al摩爾比為2. O 1稱取粉煤灰和二氧化硅，將二氧化硅在攪拌下緩慢加入氫氧化鈉溶液中攪拌均勻得硅酸鈉溶液，然后將粉煤灰攪拌下加入到硅酸鈉溶液中配成固相含量為65%的漿料，球磨10分鐘。球磨后加入O. 04wt%的鋁粉發泡，同時加入O. 01v%的穩泡劑，將充分發泡后的料衆注入dXh為50mmX 125mm的圓柱形的模具中，置于室溫6h充分發泡后，在70°C加熱固化，脫模后于常溫下置于陰涼下養護7天。所得泡沫陶瓷的形狀為規則圓柱形，其密度采用質量/體積的方法測定，抗壓強度按GB/T 1965-1996測定，所得性能 詳見表I。圖I是本施例3的環保型地聚物基泡沫材料SEM電子掃描形貌圖，可以說明，利用此方法制備的泡沫陶瓷具有良好均勻的孔結構，并且大部分為閉孔結構，這將有利于進一步提升保溫效果。實施例4配制摩爾分數為12%的氫氧化納溶液，按照粉煤灰和二氧化硅中硅鋁元素的Si Al摩爾比為2. 2 1稱取粉煤灰和二氧化硅，將二氧化硅在攪拌下緩慢加入氫氧化鈉溶液中攪拌均勻得硅酸鈉溶液，然后將粉煤灰攪拌下加入到硅酸鈉溶液中配成固相含量為62%的漿料，球磨10分鐘。球磨后加入O. 02wt%的鋁粉發泡，同時加入O. 01v%的穩泡劑，將充分發泡后的料衆注入dXh為50mmX 125mm的圓柱形的模具中，置于室溫6h充分發泡后，在70°C加熱固化，脫模后于常溫下置于陰涼下養護7天。所得泡沫陶瓷的形狀為規則圓柱形，其密度采用質量/體積的方法測定，抗壓強度按GB/T 1965-1996測定，所得性能詳見表I。圖2是實施例4的環保型地聚物本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種環保型地聚物基泡沫材料，其原料組分為粉煤灰，無定形二氧化硅，鋁粉，氫氧化鈉或者氫氧化鉀及穩泡劑；所述穩泡劑為油酸；上述環保型地聚物基泡沫材料的制備方法，具有如下步驟：（1）將氫氧化納或者氫氧化鉀溶于水中，配制8？16%摩爾百分比的堿溶液；（2）按照粉煤灰和無定形二氧化硅的Si:Al摩爾比為1.6～2.2:1的比例稱取粉煤灰和無定形二氧化硅；（3）將步驟（2）稱取的無定形二氧化硅在攪拌條件下緩慢加入到步驟（1）的氫氧化鈉或者氫氧化鉀的堿溶液中，并持續攪拌得到呈液態流動狀的硅酸鈉水溶液；隨后再將粉煤灰在攪拌條件下緩慢加入到上述硅酸鈉溶液中，攪拌3min，配置成固相含量為52%？68%的漿料；然后再將漿料注入球磨罐中，在650rpm轉速下球磨10～30min；（4）將鋁粉按總固體的質量百分比為0.02？0.08wt%,將穩泡劑按漿料的體積百分比為0.01v%，同時外加到步驟（3）球磨均勻的漿料中，充分攪拌，使鋁粉及穩泡劑在漿料中分散均勻后，將漿料注入模具中，常溫放置6h，使其充分發泡；（5）將步驟（4）已充分發泡的坯體置于60？90℃加熱固化，脫模后置于常溫下的陰涼處養護7～14天；坯體干燥后即制得環保型地聚物基泡沫材料。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王敏，杜海燕，郝瑞華，張曉艷，鞏曉曉，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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