一種磷酸鎂水泥基多孔材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機保溫材料，涉及一種磷酸鎂水泥基多孔材料及其制備方法。本發(fā) 明使用磷酸鎂水泥，以金屬引氣方式制備磷酸鹽水泥基多孔材料，制得的多孔材料產品主 要應用作保溫隔熱材料。
【背景技術】
[0002] 保溫隔熱材料，可用于降低室內外熱損失、有效降低空調負荷，是建筑節(jié)能的重要 組成部分。隨著國家對建筑保溫材料要求的提高，無機保溫材料具有良好的發(fā)展前景。現 有技術中，建筑隔熱保溫材料主要有聚苯板、巖棉板和普通泡沫混凝土，聚苯板是由聚苯乙 烯顆粒經加熱預發(fā)后在模具中加熱成型，巖棉板是以玄武巖為主要材料經過高溫熔融加工 而成的無機纖維板，泡沫混凝土是通過利用發(fā)泡劑物理發(fā)泡，將泡沫和水泥漿體混合均勻， 利用泵送系統(tǒng)進行現澆或模具成型，經自然養(yǎng)護形成的新型輕質保溫材料。由于聚苯板中 聚苯乙烯顆粒是易燃品，其中泡沫板只能阻燃防火，等級最高B1，擠塑板生產工藝溫度較高 導致部分阻燃劑分解而導致耐火性差。巖棉板中玄武巖的活性較低，導致強度低。普通泡 沫混凝土對發(fā)泡工藝要求較高，養(yǎng)護需要18?24h，存在強度低、耐火性差的缺陷，因此亟 待開發(fā)出一種強度高、不燃、化學穩(wěn)定性好、環(huán)境友好型的新型節(jié)能保溫材料。
[0003] 磷酸鎂水泥又稱化學結合陶瓷，磷酸鎂水泥是由重燒氧化鎂、磷酸鹽、硼砂和摻合 料組成，不僅具有水泥的水硬性、可塑性等特點，同時具有陶瓷的高抗壓強度、耐高溫、化學 穩(wěn)定性好等特性。隨著磷酸鎂水泥各項性能的不斷改進，磷酸鎂水泥的用途也越來越廣泛。 通過各種改性方法制備的磷酸鎂水泥除了具有其本身的優(yōu)良性能外還具有很多其他性能， 這也決定了其應用領域的廣泛性，可制造各種建材、裝飾、隔音、耐火材料等。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的旨在克服現有技術中的不足，提供一種磷酸鎂水泥基多孔材料及其 制備方法。從而提供一種利用磷酸鎂水泥制備早強快硬、耐酸堿侵蝕性好、保溫性能良好、 工藝操作簡單、低碳環(huán)保的新型多孔材料。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明中采用重燒鎂砂、磷酸二氫銨作為膠凝材料，硼砂作為 緩凝劑，粉煤灰、石英砂單摻或復摻的方式作為屏蔽Y射線成分無機填料、金屬鋅或鐵粉 作為引起劑制備磷酸鎂水泥基多孔材料。
[0006] 本發(fā)明的內容是：一種磷酸鎂水泥基多孔材料，其特征是：由重燒鎂砂5?40質 量份，磷酸二氫按10?35質量份，硼砂2?15質量份，粉煤灰10?60質量份，石英砂10? 60質量份，金屬鋅或鐵粉0. 3?1質量份，以及水5?20質量份的組分及質量份配比的原 料經混合養(yǎng)護組成。
[0007] 本發(fā)明的內容較好的是：所述磷酸鎂水泥基多孔材料，其特征是：由重燒鎂砂 20?30質量份，磷酸二氫銨20?30質量份，硼砂6?12質量份，粉煤灰30?60質量份， 石英砂30?60質量份，金屬鋅或鐵粉0. 3?0. 8質量份，以及水8?15質量份的組分及 質量份配比的原料經混合養(yǎng)護組成。
[0008] 本發(fā)明的內容較好的是：所述磷酸鎂水泥基多孔材料，其特征是：由重燒鎂砂25 質量份，磷酸二氫按25質量份，硼砂10質量份，粉煤灰50質量份，石英砂50質量份，金屬 鋅或鐵粉0. 6質量份，以及水12質量份的組分及質量份配比的原料經混合養(yǎng)護組成。
[0009] 本發(fā)明的內容較好的是：所述磷酸鎂水泥基多孔材料，其特征是：由重燒鎂砂25 質量份，磷酸二氫按25質量份，硼砂10質量份，粉煤灰30質量份，石英砂20質量份，金屬 鋅或鐵粉1質量份，以及水13質量份的組分及質量份配比的原料經混合養(yǎng)護組成。
[0010] 本發(fā)明的另一內容是：一種磷酸鎂水泥基多孔材料的制備方法，其特征是步驟 為：
[0011] a、配料及粉磨；按重燒鎂砂5?40質量份，磷酸二氫銨10?35質量份，硼砂2? 15質量份，粉煤灰10?60質量份，石英砂10?60質量份，金屬鋅或鐵粉0. 3?1質量份， 以及水5?20質量份的組分及質量份配比取各原料；將重燒鎂砂磨細至10?50ym(粒 徑，后同），石英砂、粉煤灰分別磨細至5?50ym，磷酸二氫按磨細至30?150ym，備用；
[0012] b、制備磷酸鎂水泥基多孔材料：將重燒鎂砂、磷酸二氫銨、硼砂、粉煤灰、石英砂、 以及金屬鋅或鐵粉混合均勻成混合粉料；將混合粉料投入到有攪拌裝置的容器中，再加入 水并在加入水的同時開始計時，按照慢攪15?30s(攪拌速度為140?150轉/分）、快攪 L5?3min(攪拌速度為275?295轉/分）、停（停止攪拌）15s、再快攪3?5min(攪拌 速度為275?295轉/分）的攪拌方式將混合粉料與水攪拌混合成漿體，將漿體成型、經過 自然養(yǎng)護即制得磷酸鎂水泥基多孔材料。
[0013] 本發(fā)明的另一內容中：步驟a所述配料及粉磨可以替換為：按重燒鎂砂20?30 質量份，磷酸二氫按20?30質量份，硼砂6?12質量份，粉煤灰30?60質量份，石英砂 30?60質量份，金屬鋅或鐵粉0. 3?0. 8質量份，以及水8?15質量份的組分及質量份配 比取各原料；將重燒鎂砂磨細至10?50ym(粒徑，后同），石英砂、粉煤灰分別磨細至5? 50ym，磷酸二氫按磨細至30?150ym，備用。
[0014] 本發(fā)明的另一內容中：步驟a所述配料及粉磨還可以替換為：按重燒鎂砂25質 量份，磷酸二氫按25質量份，硼砂10質量份，粉煤灰50質量份，石英砂50質量份，金屬鋅 或鐵粉〇. 6質量份，以及水12質量份的組分及質量份配比取各原料；將重燒鎂砂磨細至 10?50ym(粒徑，后同），石英砂、粉煤灰分別磨細至5?50ym，磷酸二氫按磨細至30? 150ym，備用。
[0015] 本發(fā)明的另一內容中：步驟a所述配料及粉磨還可以替換為：按重燒鎂砂25質 量份，磷酸二氫按25質量份，硼砂10質量份，粉煤灰30質量份，石英砂20質量份，金屬 鋅或鐵粉1質量份，以及水13質量份的組分及質量份配比取各原料；將重燒鎂砂磨細至 10?50ym(粒徑，后同），石英砂、粉煤灰分別磨細至5?50ym，磷酸二氫按磨細至30? 150ym，備用。
[0016] 本發(fā)明的另一內容中：所述粉煤灰、石英砂為無機填料，可以采用復摻或單摻的方 式使用，并且復摻與單摻的總的質量份用量相同；即：所述"粉煤灰10?60質量份或石英 砂10?60質量份"可以替換為"粉煤灰和石英砂合計10?60質量份";所述"粉煤灰30? 60質量份或石英砂30?60質量份"可以替換為"粉煤灰和石英砂合計30?60質量份"； 所述"粉煤灰50質量份或石英砂50質量份"可以替換為"粉煤灰和石英砂合計50質量份"； 所述"粉煤灰30質量份和石英砂20質量份"可以替換為"粉煤灰50質量份"或"石英砂50 質量份"。
[0017] 與現有技術相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明采用重燒鎂砂、磷酸二氫銨作為膠凝材料，硼砂作為緩凝劑，粉煤灰、石 英砂單摻或復摻的方式作為屏蔽Y射線成分的無機填料、金屬鋅或鐵粉作為引起劑制備 磷酸鎂水泥基多孔材料；將磷酸鎂水泥通過金屬引氣的方式制備出一種具有多孔結構的新 型水泥基材料，利用了磷酸鎂水泥的早強快硬、耐酸堿侵蝕性好的特性，同時通過測試導熱 系數表明該種材料具有良好的保溫性能；本發(fā)明拓展了磷酸鎂水泥的應用，開創(chuàng)了磷酸鎂 水泥利用金屬加氣方式制備多孔材料的先例；
[0019] (2)采用本發(fā)明，磷酸鎂水泥遇水反應迅速，放熱量大，水化生成以鳥糞石為主要 膠凝相的水化產物；由于磷酸鎂水泥中含有重燒氧化鎂，其晶格能高，是一種良好的耐火材 料；發(fā)明人對磷酸鎂水泥基體的耐高溫進行研宄表明磷酸鎂水泥在1200 °C左右仍具有良 好的體積穩(wěn)定性；磷酸鎂水泥反應時，需水量小，在高溫下失水后的收縮?。槐景l(fā)明相比現 有無機保溫材料來說，充分利用了磷酸鎂水泥的早強快硬、耐高溫的特性，開創(chuàng)了一種采用 金屬引氣的方式制備磷酸鎂水泥多孔材料，在高溫環(huán)境下具有良好的體積穩(wěn)定性和強度；
[0020] (3)采用本發(fā)明，利用磷酸鎂水泥制備的多孔材料具有早強、快硬等優(yōu)良特性，其 Id抗壓強度可以達到6. 5MPa以上，凝結時間為15min左右；改善了普通水泥基多孔材料凝 結時間長，早期強度低的不足；改善了普通硅酸鹽水泥泡沫混凝土的耐高溫性差、收縮開裂 的問題；
[0021] (4)采用本發(fā)明，利用磷酸鎂水泥制備的多孔材料的成孔機理主要是利用磷酸鎂 水泥的酸性體系，在重燒氧化鎂與磷酸二氫氨反應初期具有的酸性環(huán)境，通過加入活潑金 屬與磷酸鎂體系中H+反應生成氫氣，達到成孔發(fā)泡的