專利名稱：改進的發(fā)泡鎂氧水泥及由其形成的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由改進的發(fā)泡鎂氧水泥形成的制品及通過將MgO，MgCl2和/或MgSO4，水和能使該水泥發(fā)泡的某些有機羧酸，和/或它們酸酐和/或它們的鹽混合而制備該制品的方法。該水泥的特征在于它們具有改進的物化性能并且生產(chǎn)成本較低。
本發(fā)明也涉及將這些硬化形式的水泥用作構(gòu)件，包裝材料，吸收劑(如離子、無機和有機材料)，塑料的填料和阻燃劑和用于特殊用途及隔音和隔熱的復(fù)合材料。
下文所指的鎂氧水泥包括組成用nMgO·MgCl2·mH2O定義的氯氧鎂水泥?，F(xiàn)有技術(shù)涉及的組成其中n＝3和m＝1，或m＝5和n＝13等等。不將本發(fā)明限制成特定的組成并包括組成中含有MgO和MgCl2和一般分子的水的任何水泥。鎂氧水泥也包括組成可用m′MgO·MgSO4·n′H2O的通式表示的含氧硫酸鎂水泥。在現(xiàn)有技術(shù)中已知各種可能的n′和m′值，例如n′＝5和m＝3。術(shù)語“鎂氧水泥”也包括氯氧鎂水泥和含氧硫酸鎂水泥的混合物。
顯然，在養(yǎng)護和硬化期間水泥的結(jié)構(gòu)和組成將變化，其方式對于技術(shù)人員來說是熟知的并在文獻中已有討論。在本說明書和權(quán)利要求書中一提到鎂質(zhì)水泥就應(yīng)該明白其含義是指養(yǎng)護后的或未養(yǎng)護的或養(yǎng)護后的和未養(yǎng)護的二者兼有之的水泥，盡管在每種情況下含義是專用的。
在說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“鎂氧水泥”意味著即包括氯氧鎂水泥或Sorel水泥，包括含氧硫酸鎂水泥和它們的混合物。
應(yīng)該說明鎂氧水泥不是水硬性水泥，如波特蘭水泥，因為將它浸泡在水中時它就變壞。而后者在相似條件下趨向于硬化。以上所述水泥之間另一個區(qū)別是用于制備鎂氧水泥的水溶液含有較高濃度的鹽(MgCl2和/或MgSO4)，而用于制備如波特蘭水泥的水溶液含有較低濃度的鹽。這些事實，以及鎂氧水泥基本由Mg++陽離子組成，而波特蘭水泥不會含有任何明顯數(shù)量的該離子的事實關(guān)系到這些不同水泥的物化性能及其制備技術(shù)和應(yīng)用。即一種水泥的改進不一定適合于另一種水泥。
USP 2,702,753評論性地回顧了那時形成多孔鎂氧水泥的現(xiàn)有技術(shù)的狀況(提出將合適的填料或比重較輕的集料或在多孔特性下的有效集料加到膠結(jié)材料中；在膠結(jié)混合物中加入反應(yīng)產(chǎn)生氣體的化學(xué)成分；在明顯高于或低于大氣壓的壓力下操作)。USP 2,702,753公開了一種生產(chǎn)發(fā)泡鎂氧水泥的方法，其僅用簡單的攪拌機將MgO，MgCl2，和/或MgSO4，水和潤濕劑或發(fā)泡劑混合。該專利公布已知的和用于其它目的的各種潤濕劑可用來獲得發(fā)泡鎂氧水泥。其僅給出了發(fā)泡劑的一般化學(xué)結(jié)構(gòu)，當(dāng)將該發(fā)泡劑加到水或水的混合物中時，它減少了表面張力。
在USP 2,702,753中公開的這一大有前途的技術(shù)，由于其并不象所聲稱的那樣有效，它所謂的潛力并沒有大規(guī)模地實現(xiàn)。這可從隨后的技術(shù)和下文所示的實驗結(jié)果中推論出來。
在“Magnesium oxychloride-Based Foam Thermal InsulationAnInitial Investigation”；W.J.Rossiter，Jr.et al；in”Insulation Materials，Testing，and Application”；D.L.McElroy et al；ASTM；Philadelphia；1990；page 38-51中描述了生產(chǎn)發(fā)泡鎂氧水泥的方法。盡管該生產(chǎn)發(fā)泡鎂氧水泥的方法使用了發(fā)泡劑(參見39頁)，但它并沒有象在USP 2,702,753中所描述的使用簡單的攪拌設(shè)備。在該參考文獻中描述的用于生產(chǎn)發(fā)泡鎂氧水泥的技術(shù)比簡單攪拌昂貴得多(考慮設(shè)備成本，操作和維修成本和很低的產(chǎn)量)。
在另一個后來的USP 4,041,929中公開了生產(chǎn)發(fā)泡氯氧鎂水泥的技術(shù)。該方法使用了發(fā)泡劑-“Norgan Expander”，它實際上是一種Mg的金屬正乳酸(鹽)，其在鎂氧水泥生產(chǎn)期間現(xiàn)場反應(yīng)形成一種危險的氣體(氫)，該氣體使混合物發(fā)泡。向水泥配方中加入的包括聚丙烯酸的有機樹脂好象對發(fā)泡并不起作用。相反，在該專利中使用發(fā)泡劑表明有機樹脂并不使水泥發(fā)泡。本專利申請的實驗部分將表明當(dāng)用簡單的工業(yè)攪拌機制備鎂氧水泥時聚丙烯酸確實不會使鎂氧水泥產(chǎn)生任何實用程度的發(fā)泡。
USP 4,699,822論述了在鎂氧水泥和水硬性水泥之間的差別(col 6；lines 32-38)。它描述了用于生產(chǎn)發(fā)泡水泥的各種成分(col7；lines 1-4)。從該說明書中清楚地看出丙烯酸乳液和丙烯酸粉末并不導(dǎo)致鎂氧水泥產(chǎn)生任何明顯的和實用的發(fā)泡，并且其中使用了引氣劑。
USP 4,992,481公開了將聚羧酸及其鹽(col.6；lines 15.16)，和許多其它有機聚合物材料用在鎂氧水泥生產(chǎn)中，但沒有公開這些材料的哪一種導(dǎo)致發(fā)泡。事實上，就象本專利申請實驗部分將證明的那樣，對此并無根據(jù)。
USP 4,814,014公開了聚醚主鏈和側(cè)鏈的接枝共聚物的應(yīng)用，它是通過乙烯化不飽和單體，包括丙烯酸和類似化合物的聚合來制備的。同樣，沒有跡象表明這些材料導(dǎo)致水泥起泡或發(fā)泡。USP 4,814,014使人們認(rèn)識到在水泥生產(chǎn)中僅涉及聚合物部分。
已知鎂氧水泥在水中會變壞。無數(shù)的專利和論文描述了這一現(xiàn)象并提出如何解決這一限制鎂氧水泥(發(fā)泡的，和不發(fā)泡的)應(yīng)用的問題的方案。下列討論說明一部分已在文獻中提到的解決方案。
USP 5,004,505公開了通過將氧化鎂，氯化鎂溶液，強酸和集料顆粒混合而得的氯氧鎂水泥組合物和制品。據(jù)說最終的制品表現(xiàn)出強度和耐水性增強。在所說的專利中引用的參考內(nèi)容用于說明現(xiàn)有技術(shù)的狀況。
例如，在E.I.Ved et al”Water-resistant magnesia cement basedon caustic dolomite”；Budirelni Mater.Konstr，(1)35-6(1969)(alsoC.A.103399C vol.72(1970))，H.T.Stamboliev”Magnesia-Ze-ment-Verbessenrung der Wasser-bestandigkeit durch phos-phatzusatz.....”；Tonind-Ztg.100(1976)Nr.1.pp34-37，and Is-raeli Patent No.81807中提出加入磷酸和金屬磷酸鹽用以改善鎂氧水泥的性能。
在J.J.Beaudoin et al”Impregnation of magnesium oxychloridecement with surphur”Ceramic bull.Vol 56，No 4(1977)，pp424-7中報道了使用硫來改善鎂氧水泥。
EPA 454660公開了并要求保護一種Sorel水泥，據(jù)說它具有改進的耐水性，其以MgO，MgCl2和無機填料的混合物為基礎(chǔ)，特征在于它含有水溶性的，聚合的或縮聚的合成樹脂，該樹脂包括水溶性聚羧酸。該專利也未提到在鎂氧水泥生產(chǎn)期間使鎂氧水泥進行任何起泡或發(fā)泡。
DE 3832-287公開了將檸檬酸和草酸用于改善鎂氧水泥的耐水性。但這篇參考文獻并未提到這些試劑也使鎂氧水泥發(fā)泡的可能性。事實上，如本專利申請實驗所證明的那樣，這些試劑基本不導(dǎo)致水泥發(fā)泡。
從以上討論中清楚地看到，站在耐水性，簡化操作和形成由發(fā)泡鎂氧水泥制成的各種密度的產(chǎn)物的靈活性以及成本效益的觀點上看，現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容不是完全滿意的。
我們發(fā)現(xiàn)制品可由改進的發(fā)泡鎂氧水泥制得，鎂氧水泥通過將MgO，MgCl2和/或MgSO4，水和能使水泥發(fā)泡的某些有機羧酸和/或其酸酐和/或它們的鹽混合而獲得。該水泥的特征在于它具有改進的物化性能和較低的生產(chǎn)成本。由該改進的硬化形式的發(fā)泡水泥構(gòu)成的制品可用作構(gòu)件，包裝材料，吸收劑，(如離子，無機，和有機材料)，塑料的填料和阻燃劑和用于特殊用途以及隔音和隔熱的復(fù)合材料。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有形成發(fā)泡體的改進的物化性能的廉價鎂氧水泥。
本發(fā)明又一個目的是提供該水泥組合物，它可通過使用易購和廉價的原料和簡單的攪拌設(shè)備而制得。
當(dāng)進一步描述時就會表現(xiàn)出本發(fā)明其它目的和優(yōu)點。
令人吃驚地發(fā)現(xiàn)當(dāng)將某些有機羧酸與MgO，MgCl2和/或Mg-SO4和水混合時將形成密度大大減少而強度較高的多孔材料，例如這些羧酸是癸酸，壬酸，辛酸，2-乙基己酸，庚酸，己酸，戊酸，3-甲基丁酸，2-甲基丙酸，丁酸，丙酸，丙烯酸，甲基丙烯酸，環(huán)己基甲酸，間苯二酸，苯甲酸，4-叔-丁基苯甲酸，4-正-丁基苯甲酸，2-噻吩甲酸，3-噻吩甲酸和它們的混合物。簡單的攪拌機可用來獲得上述多孔水泥。通過調(diào)整實驗條件可改變制品的密度以便形成不同性能的產(chǎn)物。
不同的有機酸的特性不完全是相同的。例如，在發(fā)泡氯氧(鎂)水泥混合物生產(chǎn)中丙烯酸比較有效，而當(dāng)使用硫氧(鎂)水泥時甲基丙烯酸比較有效。另一個實例是丙酸使最終發(fā)泡變得很快和很有效(以混合物中酸的相對量為基準(zhǔn))，而正-癸酸使最終發(fā)泡變得較慢并且發(fā)泡效果較差。還有，與丙酸比，正-癸酸使鎂氧水泥產(chǎn)生更高的憎水表面。通過將能使鎂氧水泥發(fā)泡的不同的羧酸混合自然可獲得最佳效果。
有機羧酸可以一種或多種其常規(guī)形式應(yīng)用它們的酸酐和/或它們的鹽，不管怎樣，在菱鎂水泥制備期間，這些化合物幾乎完全轉(zhuǎn)變成Mg++羧酸鹽。因此，羧酸三種形式的應(yīng)用是可互換的。酸的鹵化物也能用于相同的目的，因為它們在生產(chǎn)條件下極易水解進而形成各自的羧酸鹽，然而，這些化合物通常比上述材料昂貴并且不希望經(jīng)常使用。酯和酰胺通常在水泥生產(chǎn)條件下水解極慢并因此不能做為發(fā)泡劑。
制備耐水鎂氧水泥的方法也是本發(fā)明的一部分。
當(dāng)然，用于形成發(fā)泡制品的特定羧酸，它們的酸酐和它們的羧酸鹽(如Na+，Mg++，Ca++，Al+++，等)也可與不能導(dǎo)致制品發(fā)泡的其它羧酸，它們的酸酐和它們的羧酸鹽結(jié)合起來使用。這種結(jié)合能夠形成具有改善的耐水性和改善的物理強度的發(fā)泡鎂氧水泥。
還有，已發(fā)現(xiàn)在使用可聚合的羧酸，如丙烯酸的情況下，在水泥生產(chǎn)過程中現(xiàn)場形成聚合形式(即二聚，低聚，和高聚)的酸，這也是本發(fā)明的一個目的。向水泥成分和適當(dāng)?shù)膯误w酸的混合物中加入聚合引發(fā)劑明顯增加該現(xiàn)象的程度。如下文所示，使用K2S2O8作為引發(fā)劑可達到例如丙烯酸的完全聚合。最終發(fā)泡制品的分析表明沒有單體的丙烯酸分子。
沒有將本發(fā)明限制為純水泥組合物的應(yīng)用。加入適當(dāng)形式的填料，如砂、粘土，鈣質(zhì)礦物，礫石，骨料，輕骨料，酸性粉煤灰(AFA)，石墨，煤，和合成材料(如Kevlar纖維，Nylon纖維，氧化鋁等)可進一步改善最終制品的性能并得以滿足不同的實用和物理要求。
也發(fā)現(xiàn)該多孔材料特別適合作為氣體和液體，以及離子，有機和無機材料的吸收劑。
也發(fā)現(xiàn)該白色的多孔材料是優(yōu)異的用作貓窩墊等的吸收劑，但沒有將該材料的應(yīng)用限制為該用途，其僅是作為實例給出。
本發(fā)明材料的低密度，其物理性能和它的低成本使它成為優(yōu)異的輕骨料。象技術(shù)人員所知道的那樣，該材料有無數(shù)的用途，但為了簡潔在此就不一一列出了。
本發(fā)明發(fā)泡鎂氧水泥包括選自氯氧鎂水泥和含氧硫酸鎂水泥的一種水泥，或它們的混合物，以及一種或多種發(fā)泡系數(shù)(如下文所定義)低于1.8的有機羧酸和/或它們的酸酐和/或它們的羧酸鹽。
優(yōu)選地，該羧酸通式為R-COOH式中R＝烷基(線型或支鏈的；飽和或不飽和的；環(huán)狀或無環(huán)的)；芳基(取代的或未取代的)；它們在每個直碳鏈上含有不大于10個的碳原子，其中一個或多個碳或氫原子可被氧、氮、磷或硫原子取代。
優(yōu)選地，羧酸選自于癸酸，壬酸，辛酸，2-乙基己酸，庚酸，己酸，戊酸，3-甲基丁酸，2-甲基丙酸，丁酸，丙酸，丙烯酸，甲基丙烯酸，環(huán)己基甲酸，間苯二酸，苯甲酸，4-叔-丁基苯甲酸，4-正-丁基苯甲酸，2-噻吩甲酸，3-噻吩甲酸和它們的混合物。
酸的鹵化物(RCOX；X＝鹵素；如Cl)也可用于相同的目的，因為它們在生產(chǎn)條件下極易水解形成各自的羧酸鹽。然而，這些化合物通常比以上所提材料昂貴并且不希望經(jīng)常使用。
應(yīng)該說明在生產(chǎn)條件下可聚合的羧酸，如丙烯酸和/或甲基丙烯酸將現(xiàn)場自發(fā)地進行一定程度的二聚，低聚和/或高聚。加入適當(dāng)?shù)木酆弦l(fā)劑(如過硫酸鉀，過硼酸鈉，等)將明顯增強該現(xiàn)象，并在一定條件下在最終的制品中沒有發(fā)現(xiàn)單體部分。根據(jù)本發(fā)明，羧酸可以是或不是聚合的，或可以是部分聚合的(即在水泥中仍存在一部分單體)，并當(dāng)它聚合時，在水泥生產(chǎn)期間和加入或不加入任何聚合引發(fā)劑的條件下，它將現(xiàn)場進行二聚和/或低聚和/或高聚?！凹尤氲摹本酆弦l(fā)劑意思是指有意地加入的有效數(shù)量的引發(fā)劑，而不是指在水泥組分中自然產(chǎn)生可促進一定程度的聚合的少量物質(zhì)，值得提出幾種有效的聚合引發(fā)劑(例如，有機偶氮化合物和過氧化物，過羧酸鹽，過硫酸鹽，過碳酸鹽，和過硼酸鹽)。然而，有經(jīng)驗的化學(xué)工程師知道無數(shù)其它已知的聚合引發(fā)劑，為了簡潔，在此就不細(xì)說了。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，可使用羧酸的酸酐或它們的鹽代替羧酸。用于說明而不是限制的實例，羧酸鹽是Na+，Mg++，Al+++和Ca++鹽。有經(jīng)驗的化工師知道其它鹽。為了簡潔在此就不細(xì)說了。
根據(jù)本發(fā)明又一個優(yōu)選的技術(shù)方案，水泥還可包括一種或多種不能導(dǎo)致發(fā)泡的羧酸，聚羧酸和/或它們的酸酐和/或它們的鹽。應(yīng)該說明以上一般定義的羧酸(R-COOH)包括在實驗條件下不導(dǎo)致發(fā)泡的實例，如乙酸，丙酮酸，乳酸，4-羥基丁酸，蘋果酸，馬來酸，檸檬酸，和草酸。在每種情況下技術(shù)人員應(yīng)該和能夠很容易地檢查出在以上所提的一般集合R-COOH中的任何特定羧酸產(chǎn)生發(fā)泡的能力。在實驗部分的“發(fā)泡實驗”中描述了一以下文定義的“發(fā)泡系數(shù)”為基礎(chǔ)的簡單實驗。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的條件下技術(shù)人員可設(shè)計另一種實驗和代表或?qū)?yīng)于下文定義的發(fā)泡系數(shù)的系數(shù)。應(yīng)該明白發(fā)泡系數(shù)是用作易于確定適合實施本發(fā)明的羧酸的一種手段，因為發(fā)現(xiàn)發(fā)泡系數(shù)大于1.8的羧酸不適合于本發(fā)明。
顯然，對于技術(shù)人員來說，可設(shè)計不同的發(fā)泡實驗并且很容易在加入酸來生產(chǎn)水泥時，確定其明顯低于不加酸而制備的比較樣水泥的密度，表明后者是“能夠發(fā)泡”的水泥。
象技術(shù)人員所知道的那樣，本發(fā)明水泥還可包括常規(guī)外加劑和/或填料，它們在技術(shù)人員所熟知的范圍內(nèi)。用于說明的填料的實例是合適形式的砂，粘土，鈣質(zhì)礦物，礫石，骨料，輕骨料，煤，灰(特別是酸性粉煤灰)，和合成材料，如氧化鋁。形成鎂氧水泥的技術(shù)還包括加入外加劑，如磷酸和(磷酸)鹽，油性材料，如聚硅氧烷和各種聚合物(如在現(xiàn)有技術(shù)中所提到的)。人們認(rèn)為該外加劑也可與在本申請中所公開的組成結(jié)合在一塊使用，盡管這僅是任選的。
按照本發(fā)明一個優(yōu)選的技術(shù)方案，水泥包括一種酸性粉煤灰，該灰含有約35％-55％(重量)的SiO2，約15％-32％Al2O3，不多于15％(重量)的CaO，并且其具有大于2.5％的燒失量(1000℃)。
加入外加劑，如石蠟，聚合物，硅橡膠和其它向制品提供憎水表面的外加劑在現(xiàn)有技術(shù)中也是眾所周知的并可很好地用在本發(fā)明中。
本發(fā)明發(fā)泡鎂氧水泥可用在與其它發(fā)泡水泥文獻中所提到的相類似的場合和用途上，但它們改進的性能當(dāng)然也反映在它的應(yīng)用和改進的特征上。
本發(fā)明還涉及可發(fā)泡和可硬化的本發(fā)明水泥，及由其形成的制品。該制品包括，尤其是，由本發(fā)明水泥制成的硬化的成型體。該成型體包括，例如，澆注制品，成球制品，構(gòu)件，壓制品，注射制品，擠出制品，和隨后破碎的制品。
本發(fā)明也包括由本發(fā)明水泥配方的吸收材料。這種吸收材料具有很多用途并且由此意味著覆蓋了根據(jù)本發(fā)明制得的這種材料的每種用途。用于說明的本發(fā)明吸收材料的用途包括，例如，作為離子分離劑，寵物的窩墊，和氣體吸收劑。氣體吸收劑用于吸收各種有毒氣體，如SO3或SO2。
本發(fā)明水泥也用作阻燃劑組合物。不希望受任何特殊的理論限制，人們認(rèn)為本發(fā)明材料的憎水特性改善了阻燃材料的表面相容性并使得它們被有效地引入到各種塑料和其它材料中。
本發(fā)明發(fā)泡水泥還用作隔絕和包裝材料。在該方面，絕緣包括隔音和隔熱。
參考以下給出的實施例，從下列用于說明而不是限制的優(yōu)選技術(shù)方案的描述中將更加明白本發(fā)明以上所有的和其它的特征和優(yōu)點。
實驗原料在下文給出的實施例中，使用以下原料-次氮基三乙酸(NTAH3)，(Aldrich) -P3-E.D.T.A四酸(Aldrich) -P4-己二酸(Aldrich)-P7-丙烯酸(Aldrich)-P10-甲基丙烯酸(Aldrich)-P14-丙酸(Aldrich) -P20-己酸(Aldrich) -P40-2-甲基丙酸(Aldrich)-P50-甲酸(Aldrich)-乙酸(Aldrich)-葡糖酸(Aldrich)-蘋果酸(Aldrich)-草酸(Aldrich)-檸檬酸(Aldrich)-乳酸(Aldrich)-甲基丙烯酸(Aldrich)-正丁酸(Aldrich)-正辛酸(Aldrich)-正庚酸(Aldrich)-3-甲基丁酸(Aldrich)-正壬酸(Aldrich)-正癸酸(Aldrich)-正戊酸(Aldrich)-2-乙基己酸(Aldrich)-4-叔丁基苯甲酸(Aldrich)-苯甲酸(Aldrich)-4-正丁基苯甲酸(Aldrich)-環(huán)己基甲酸(Aldrich)-棕櫚酸(Aldrich)
-硬酯酸(Aldrich)-正十二酸(Aldrich)-聚丙烯酸(Fluka # 81140)-乙烯丙酸共聚物(Allied Signal，級別A-C540，lot #095406AC)-十二烷基苯磺酸鈉(Aldrich)-十六烷基磺基琥珀酸鈉(Cyanamid)-煅燒氧化鎂，Dead Sea Periclase(“MgP”)產(chǎn)品；-煅燒氧化鎂，Gregician Magnesite產(chǎn)品；-級別“Normal F”-“MgF”；-級別“Normal K”-“MgK”；-MgSO4溶液，密度為d＝1.2克/立方厘米，H2O/MgSO4比為3.1-MgCl2溶液，密度為d＝1.267-1.27克/立方厘米，H2O/MgCl2比為2.61-酸性粉煤灰(AFA)，來自Hadera發(fā)電廠(含有主要成分50％(重量)SiO2，25％(重量)Al2O3，9％(重量)CaO)-石英砂(-200目)，含有99.5％SiO2應(yīng)該說明可使用的原料的純度不是最重要的。許多商購材料可用作合適和廉價的原料。
鎂氧水泥的制備和實驗在Retch磨機(型號為KM-1)中放入要求數(shù)量的原料，并進行粉磨/混合操作20分鐘。由此制得一種粘性物質(zhì)，將該物質(zhì)放入尺寸為40×40×160mm的模具中并在室溫下靜置養(yǎng)護10天。養(yǎng)護后，將該澆注體或壓制體暴露在快速干燥/冷凍(D/F)循環(huán)中以便評價其耐水性和穩(wěn)定性?？焖貲/F循環(huán)包括以下步驟a)在80℃下干燥24小時；b)在水中浸泡24小時；c)在-18℃下凍結(jié)潤濕體24小時；和d)將冷凍體投入沸水中并在其中保持4小時。經(jīng)如此處理的物體的反應(yīng)表明它們的耐水性，和穩(wěn)定性，耐熱震性，吸水性，失重和密度變化。在進行上文所述的五次循環(huán)前和后測量彎曲強度和抗壓強度。
使用下列水泥配方表 I
實施例1多孔體將以上列出的水泥混合物和合適的羧酸放在實驗室攪拌機(Retch型KM-1)中混合20分鐘。獲得合適的發(fā)泡材料，將之在尺寸為40×40×160mm的模中澆注并在實驗前于常溫常壓下養(yǎng)護10天表II
對該試體進行干燥/冷凍過程并獲得下列結(jié)果。
表III
d-密度CS-抗壓強度MOR-彎曲強度W.A.-吸水率說明當(dāng)制品在首次D/F循環(huán)后就破壞和開裂時，在上表中省去最后(實驗號c)實驗結(jié)果。
實施例2半多孔體將以上列出的水泥混合物和合適的羧酸在實驗室攪拌機(Retch，型號KM-1)中混合20分鐘。將所獲得的材料澆注在尺寸為40×40×160mm的模中并在實驗前于常溫常壓下養(yǎng)護10天。
表IV
C.M＝羧酸物質(zhì)表V
W.L.＝失重實施例3貓窩墊制品貓窩墊材料是由天然粘土，如活性白土，海泡石等制得的輕集料。該制品的主要特征是液體吸收率高體積密度小吸收來自于尿分解的臭味已發(fā)現(xiàn)當(dāng)向改性水泥加入丙烯酸，甲基丙烯酸，和丙酸，以及其它有機羧酸時，制品趨向于發(fā)泡。為了說明該特殊應(yīng)用，進行下列實驗。
過程將氧化鎂與鹵水，羧酸在實驗室中混合20分鐘；將所得的濕潤產(chǎn)物在60℃下干燥一夜；將產(chǎn)物破碎并過篩成為粒徑為-3+0.5mm的集料。
實驗1原料-100克煅燒MgO，-(MgF)，-150克MgCl2的鹵水，密度d＝1.267克/立方厘米，-10克丙烯酸。
制品特征體積密度，0.25克/立方厘米吸水率，200％制品顏色白色臭味吸收 良好實驗2-100克煅燒MgO-(MgK)-150克MgSO4鹵水，密度為d＝1.2克/立方厘米-10克甲基丙烯酸。制品特征體積密度-0.22克/立方厘米吸水率 -180％制品顏色白色臭味吸收良好實驗3原料-100克煅燒MgO-(MgF)-130克MgCl2鹵水，密度d＝1.267克/厘米3-20克MgSO4鹵水，密度d＝1.2克/厘米3-10克丙烯酸。制品特征體積密度-0.30克/厘米3吸水率 -150％制品顏色白色臭味吸收良好實驗4原料-100克煅燒MgO-(MgF)，-150克MgCl2鹵水，密度d＝1.267克/厘米3-6g丙烯酸。制品特征-體積密度-0.32克/厘米3-吸水率 -150％-制品顏色-白色-臭味吸收-良好實施例4重金屬的吸收通過加入Cd，Pb，和Cu的鹽制備含有重金屬離子的溶液(即母液)。如下制備二種不同的輕集料類型1100克MgO，型號為Mg-F，140克MgSO4鹵水，密度d＝1.2克/厘米3，12克甲基丙烯酸，將該原料在實驗室攪拌機(型號為Retch KM-1)中混合20分鐘，然后在60℃下干燥一夜并隨后破碎和過篩成為-3+1mm的碎塊。
類型2-100克MgO，型號為Mg-F，-150克MgCl2鹵水，密度d＝1.267克/厘米3，-10克丙烯酸。
使該原料經(jīng)過以上相同過程以便形成-3+1mm碎塊的輕集料。
活性碳工業(yè)級，過篩以便形成-3+1mm的碎塊。
分批實驗將三個分別含有200克母液和10克1型，2型集料和活性碳的燒杯放在磁力攪拌機上達24小時。之后，在過濾紙Mn 640-W上過濾該料漿。用I.C.P分析清潔溶液的重金屬，獲得如下結(jié)果表VI
n.d-未檢測到連續(xù)實驗準(zhǔn)備三個裝有1型，2型集料和活性碳(目數(shù)相同，-3+1mm)的柱。將200克母液澆在每個柱上并用相同的I.C.P方法分析在下面收集的溶液，獲得如下結(jié)果表VII
實施例5進行幾種實驗以便確定在水泥生產(chǎn)過程中丙烯酸聚合的程度。
為了評價該現(xiàn)象，實驗如下進行制備以水泥配方No 236為基礎(chǔ)的水泥；向該水泥中加入10％(重量，相對于MgO)的丙烯酸。
然后將該水泥澆注在模子中并在室溫下養(yǎng)護10天。最后將水泥放入稀釋的HCl水溶液中(5％重量·HCl)達7天。水泥澆注制品與稀HCl重量比為1∶50。然后用HPLC檢測該溶液以便評價丙烯酸的存在量(相對于丙烯酸的初始含量)。在加入和不加入聚合引發(fā)劑條件下進行實驗。引發(fā)劑與MgO的重量比保持5％的恒值。
結(jié)果概括在下面的表VIII中表 VIII
N.C -過碳酸鈉。
N.P.B.-四水合過硼酸鈉。
K.P.S.-過氧化二硫酸鉀實施例6“發(fā)泡系數(shù)和實驗”
將由以下材料組成的水泥混合物在實驗室攪拌機(Retch，型號為KM-1)中混合10分鐘60克MgO(“MgF”)，90克MgCl2鹵水，50克石英砂和待試驗有機羧酸。將所獲得的混合物澆注在尺寸為20×20×70mm的模中并在室溫常壓下養(yǎng)護10天。在80℃下干燥該試塊15小時，并隨后測量其密度。結(jié)果給出在表IX中表IX
說明1如果羧酸具有低于1.8的發(fā)泡系數(shù)則認(rèn)為該羧酸可用于本發(fā)明?！鞍l(fā)泡系數(shù)”定義為按以上所述方法制得的鎂氧水泥的密度，發(fā)泡系數(shù)為1.8，密度為1.8克/厘米3。說明2當(dāng)在以上條件下實驗時，十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基磺基琥珀酸鈉產(chǎn)生大于1.85克/厘米3的水泥。
提供以上所有描述和實施例僅用于說明目的。應(yīng)該明白除了所附權(quán)利要求書以外，它們不意味著以任何形式限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.可發(fā)泡鎂氧水泥，包括一種選自于氯氧鎂和氧化硫酸鎂水泥的水泥，或其混合物，和一種或多種具有低于1.80的本文所定義的發(fā)泡系數(shù)的有機羧酸，和/或它們的酸酐和/或它們的鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水泥，包括一種或多種有以下通式的羧酸R-COOH式中R＝烷基(線型或支鏈的；飽和或不飽和的；環(huán)狀或無環(huán)的)；芳基(取代的或未取代的)；它們在每個直碳鏈上含有不大于10個的碳原子，其中一個或多個碳原子或氫原子可被氧、氮、磷或硫原子取代。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水泥，其中所說的羧酸選自于癸酸、壬酸、辛酸、2-乙基己酸，庚酸，己酸，戊酸，3-甲基丁酸，2-甲基丙酸，丁酸，丙酸，丙烯酸，甲基丙烯酸，環(huán)己基甲酸，間苯二酸，苯甲酸，4-叔丁基苯甲酸，4-正丁基苯甲酸，2-噻吩甲酸，3-噻吩甲酸以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求1至3所要求的水泥，其中在水泥生產(chǎn)過程中，羧酸可以在現(xiàn)場已經(jīng)聚合或未聚合的，或者可以是在現(xiàn)場已經(jīng)部分聚合的，并且當(dāng)它已經(jīng)聚合時，它在有或沒有任何添加的聚合引發(fā)劑存在下進行二聚和/或低聚和/或高聚。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的水泥，其中的聚合引發(fā)劑，如果添加的話，選自有機偶氮化合物和有機過氧化合物，如過羧酸鹽，無機過氧化物，如過氧化氫，過硫酸鹽，過碳酸鹽和過硼酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的水泥，其中所述的羧酸的鹽選自Na+，Mg++，Al+++和Ca++鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的水泥，還包括不能引起發(fā)泡的一種或多種羧酸和/或聚羧酸和/或它們的酸酐和/或它們的鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的水泥，還包括常規(guī)的添加劑和/或填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的水泥，其中的填料選自砂，粘土，鈣質(zhì)礦物，骨料，輕骨料，活性炭，煤，灰，尤其是酸性粉煤灰，以及合適形式的合成材料，如Kevlar纖維，聚酯纖維，玻璃纖維和氧化鋁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的水泥，其中的添加劑選自長鏈脂肪酸酯，石蠟，聚合物油脂和硅橡膠。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項的水泥，其中所說的酸性粉煤灰含有約35％-55％(重量)的SiO2，約15％-32％(重量)的Al2O3，不超過15％(重量)的CaO，并且該粉煤灰在1000℃時的燒失量大于2.5％(重量)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項的可發(fā)泡以及可硬化的水泥。
13.一種發(fā)泡體，包括權(quán)利要求1-12中任一項的水泥，且該水泥已經(jīng)硬化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)泡體，它是澆注制品。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)泡體，它是成球形式。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)泡體，它是壓制品。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)泡體，它是注射制品。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)泡體，它是擠出制品。
19.根據(jù)權(quán)利要求13-18中任一項的發(fā)泡體，它是粉碎形式。
20.根據(jù)權(quán)利要求13-19中任一項的發(fā)泡體，它是結(jié)構(gòu)件。
21.一種耐水鎂氧水泥，它基本上如本文所敘述和列舉的。
22.一種包括鎂氧水泥的組合物，它基本上如本文所敘述和列舉的。
23.一種包括鎂氧水泥的發(fā)泡體，它基本上如本文所敘述和列舉的。
24.用于制備耐水鎂氧水泥的方法，它基本上如本文所敘述和列舉的。
25.一種吸收材料，包括權(quán)利要求1-12中任一項的水泥。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的吸收材料，用于吸收有機和無機材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的吸收材料，用作離子分離劑。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的吸收材料，用作寵物窩的墊。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的吸收材料，用作氣體吸收劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的吸收材料，其中所說的氣體是SO3或SO2。
31.一種阻燃組合物，包括權(quán)利要求1-12中任一項的水泥作活性組分。
32.一種隔絕材料，包括權(quán)利要求1-12中任一項的水泥。
33.權(quán)利要求32的隔絕材料，用作隔音材料。
34.權(quán)利要求32的隔絕材料，用作隔熱材料。
35.一種包裝材料，包括權(quán)利要求1-12中任一項的水泥。
36.權(quán)利要求4或5中所要求的可發(fā)泡鎂氧水泥的制備方法，包括添加有效量的一種或多種聚合引發(fā)劑。
全文摘要
發(fā)泡鎂氧水泥，包括選自于氯氧鎂和含氧硫酸鎂水泥的一種水泥，以及一種或多種發(fā)泡系數(shù)低于1.80的有機羧酸，和/或它們酸酐，和/或它們的鹽。
文檔編號A01K1/015GK1149864SQ95193375
公開日1997年5月14日 申請日期1995年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月30日
發(fā)明者I·亞尼夫 申請人:巴蘭先進材料有限公司