專利名稱：蓄水發(fā)泡陶土及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有高強度蓄積和緩釋水功能的無機材料，具體涉及一種蓄水發(fā)泡陶土及其制備方法。
背景技術：
具有蓄積和緩釋功能的材料均為有機高分子材料或天然纖維材料類，如吸水樹脂，尿不濕等這類材料都具備吸收大于自身數(shù)十倍乃至數(shù)百倍的水的能力，但他們在吸收水分后會出現(xiàn)體積的強烈膨脹變形；此外有機高分子材料或天然纖維材料在自然條件下易于降解，因此它們多是作為一次性使用材料被廣泛應用。陶粒是另一類蓬松多孔的輕質(zhì)材料，在花卉盆景的栽培中替代土壤同樣具備吸附水分的功能，但其缺陷在于制作工藝導致陶粒中的孔結(jié)構(gòu)大多為開放型，其蓄積和緩釋水的能力有限。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在天然條件下穩(wěn)定的具備高強度吸附水分，同時緩慢釋放吸附水的蓄水發(fā)泡陶土及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是蓄水發(fā)泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑、發(fā)泡劑和保氣劑，各組份所占總重量百分比為天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑 47.5～49.25發(fā)泡劑 0.25～2.5保氣劑0.5～1 水49-49.5其中天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑成份中的SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比為10-35∶65-90。
所述的天然土壤中為紅土或黃土，所述的硅鋁比調(diào)配劑為高嶺土、水玻璃、煤矸石任意一種或二種以上的混合；當為選用天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑時，其中高嶺土占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-30，水玻璃占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-10，煤矸石占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0～20，天然土壤占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的40-90；當只選用硅鋁比調(diào)配劑時，其中高嶺土占硅鋁比調(diào)配劑總重量的90-95，水玻璃占硅鋁比調(diào)配劑總重量的5～10，煤矸石占硅鋁比調(diào)配劑總重量的0。
所述的發(fā)泡劑為碳酸氫納、碳酸氫氨、雙氧水、碳化鈣、過氧乙酸、有機發(fā)泡劑(如AC發(fā)泡劑、DPT發(fā)泡劑)其任意一種或任意二種以上的混合。
所述的保氣劑為聚乙烯醇、明礬其任意一種或二種的混合。
蓄水發(fā)泡陶土依據(jù)其自然裂開可以是多孔塊狀、角礫狀、球狀、粉末狀。
蓄水發(fā)泡陶土的制備方法，其特征是按如下步驟實現(xiàn)1)、將天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或者硅鋁比調(diào)配劑的成份SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比為10-35∶65-90組成混合配料1；2)將重量百分比47.5～49.25的混合配料1與0.25～2.5的發(fā)泡劑混合配置于球磨機加工至＜200目為混合配料2；3)、加重量百分比為0.5～1的保氣劑加于重量百分比49-49.5的水中配制成保氣劑水溶液，將等重量的保氣劑水溶液和混合配料2拌和成漿狀；4)、將上述拌和成漿狀的混合配料陳化1～12小時；5)、將陳化后的混合配料至于30～150℃升溫發(fā)泡，并烘干形成發(fā)泡原料；6)、將發(fā)泡原料至于窯中，在800～1200℃燒制成蓄水發(fā)泡陶土，燒成時間為15-30分鐘。
燒制用的窯爐是立窯、旋轉(zhuǎn)窯、滾窯或其它燒磚用窯。
本發(fā)明具有在天然條件下穩(wěn)定性好、具備高強度吸附水分、同時緩慢釋放吸附水的特點。蓄水發(fā)泡陶土成品為白色由毛細作用控制的閉氣孔吸附水土黃色、醬色或磚紅色，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征為氣泡狀，氣泡直徑一般＞0.2～2mm，密集分布；氣泡形狀一般為多邊形，少數(shù)為橢圓形；氣泡被外壁完整封閉形成閉氣泡；如圖1中a，b，c，指示的氣泡均為閉氣泡；氣泡壁薄，厚0.01～0.1mm；相鄰氣孔孔壁交匯處無明顯增大現(xiàn)象。氣孔孔壁平滑(圖1)，正交鏡下顯示氣泡壁結(jié)構(gòu)為纖維隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)(圖2)。氣泡壁結(jié)構(gòu)的纖維隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)在隱晶質(zhì)纖維之間構(gòu)成大量的毛細管；利用毛細管作用原理實現(xiàn)水的蓄積和緩釋。蓄水發(fā)泡陶土具有高達90～110％的吸水率，其抗壓強度為0.368～0.5mpa?？癸L化能力可達20年以上。在發(fā)泡陶土吸附的水中重力水占3.14-13.5％，由毛細作用控制的閉氣孔吸附水占86.5-96.8％。其中重力水的釋放時間釋是發(fā)泡陶土飽和吸收水時間的7倍。而由毛細作用控制的閉氣孔吸附水的釋放則只受溫度、濕度和植被等影響，發(fā)泡陶土故保水功能優(yōu)越。


圖1是用高嶺土制備的吸水發(fā)泡陶土(單偏光×40)顯示a，b，c，d，為閉氣泡2是吸水發(fā)泡陶土(正交鏡×100)氣泡壁的顯微結(jié)構(gòu)，顯示氣泡壁為纖維隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)3是本發(fā)明實施例1樣品的實體照片×3.2倍4是本發(fā)明實施例2樣品的實體照片×3.2倍5是本發(fā)明實施例3樣品的實體照片×3.2倍圖具體實施方式
蓄水發(fā)泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑、發(fā)泡劑和保氣劑，各組份所占總重量百分比為天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑 47.5～49.25發(fā)泡劑0.25～2.5保氣劑0.5～1 水 49～49.5其中天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑成份中的SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比為10～35∶65～90。
蓄水發(fā)泡陶土的制備方法，其特征是按如下步驟實現(xiàn)1)、將天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或者硅鋁比調(diào)配劑的成份SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比為2-10∶90-98組成混合配料1；2)將重量百分比47.5～49.25的混合配料1與0.25～2.5的發(fā)泡劑混合配置于球磨機加工至＜200目為混合配料2；3)、加重量百分比為0.5～1的保氣劑加于重量百分比49～49.5的水中配制成保氣劑水溶液，將等重量的保氣劑水溶液和混合配料2拌和成漿狀；4)、將上述拌和成漿狀的混合配料陳化1～12小時；5)、將陳化后的混合配料至于30～150℃升溫發(fā)泡，并烘干形成發(fā)泡原料；6)、將發(fā)泡原料至于窯中，在800～1200℃燒制成蓄水發(fā)泡陶土，燒成時間為15-30分鐘。
實施例1以SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8為10～35∶65～90的比率，用粒度為200目的高嶺土、水玻璃為原料組成混合配料1a，其中高嶺土重量百分比為42.5，水玻璃重量百分比為5；發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑，占重量百分比為2.5組成混合配料2a，將重量百分比為0.5的聚乙烯醇和0.5的明礬加入重量百分比49的水中配制成保氣劑水溶液，按組成混合配料2a保氣劑水溶液＝1∶1混合調(diào)制為糊狀，經(jīng)陳化后加熱至40～60℃發(fā)泡，加熱干燥，入窯升溫至1100℃，30分鐘燒成。該發(fā)泡陶土為白色、多空狀單孔直徑一般為0.2～2mm之間，孔洞密集分布均勻氣孔形狀一般為多邊形，少數(shù)為圓形，80％以上的氣孔均為閉氣孔，孔壁薄，厚0.1～2mm；相鄰氣孔孔壁交會處無明顯增大現(xiàn)象。比重0.476g/cm3，吸水率為110％(重量百分比)，抗壓強度0.421Mpa.。如圖3所示。
實施例2按SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8為10-35∶65-90的比率，用武漢產(chǎn)網(wǎng)紋紅土、煤矸石、水玻璃為原料組成混合配料1b，混合配料1b所占總重量百分比為48，其中網(wǎng)紋紅土重量占35；硅鋁比調(diào)配劑煤矸石占10；硅鋁比調(diào)配劑水玻璃占3；加重量百分比0.5酵母、0.5碳酸氫納、1AC發(fā)泡劑組成混合配料2b，經(jīng)球磨加工至＜200目，重量百分比為0.5的聚乙烯醇和0.5的明礬加入重量百分比49的水中配制成保氣劑水溶液，將等重量的保氣劑水溶液和混合配料2b拌和成漿狀；經(jīng)陳化后加熱至40-90℃發(fā)泡，加熱干燥，入窯升溫至800-900℃，10-30分鐘燒成。該發(fā)泡陶土為磚紅色、多空狀單孔直徑一般為0.2～2mm之間，孔洞密集分布均勻氣孔形狀一般為多邊形，少數(shù)為圓形，80％以上的氣孔均為閉氣孔，孔壁薄，厚0.3～2mm；相鄰氣孔孔壁交會處無明顯增大現(xiàn)象。比重0.476g/cm3，吸水率為90％(重量百分比)，抗壓強度0.5Mpa.。如圖4所示。
實施例3按SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8為2～6％∶94～98％的比率，用西安產(chǎn)黃土、高嶺土、煤矸石原料組成混合配料1c，混合配料1c所占總重量百分比為48，其中黃土重量為混合配料1c重量百分比50，硅鋁比調(diào)配劑高嶺土重量為混合配料1c重量百分比30，硅鋁比調(diào)配劑煤矸石其重量為混合配料1c重量百分比的20；加重量百分比0.5酵母、0.5碳酸氫納、1AC發(fā)泡劑組成混合配料2c，經(jīng)球磨加工至＜200目，重量百分比為0.5的聚乙烯醇和0.5的明礬加入重量百分比49的水中配制成保氣劑水溶液，將等重量的保氣劑水溶液和混合配料2c拌和成漿狀；經(jīng)陳化后加熱至40-90℃發(fā)泡，加熱干燥，入窯升溫至0～1000℃30分鐘燒成。該發(fā)泡陶土為黃色、多空狀單孔直徑一般為0.2～2mm之間，孔洞密集分布均勻氣孔形狀一般為多邊形，少數(shù)為圓形，80％以上的氣孔均為閉氣孔，孔壁薄，厚0.3～2mm；相鄰氣孔孔壁交會處無明顯增大現(xiàn)象。比重0.476g/cm3，吸水率為90％(重量百分比)，抗壓強度1.0Mpa.。如圖5所示。
權利要求
1.蓄水發(fā)泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑、發(fā)泡劑和保氣劑，各組份所占總重量百分比為天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑 47.5-49.25 發(fā)泡劑 0.25-2.5保氣劑0.5-1 水49-49.5其中天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑成份中的SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比為10-35∶65-90。
2.根據(jù)權利要求1所述的蓄水發(fā)泡陶土，其特征是所述的天然土壤中為紅土或黃土，所述的硅鋁比調(diào)配劑為高嶺土、水玻璃、煤矸石任意一種或二種以上的混合；當為選用天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑時，其中高嶺土占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-30，水玻璃占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-10，煤矸石占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-20，天然土壤占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的40-90；當只選用硅鋁比調(diào)配劑時，其中高嶺土占硅鋁比調(diào)配劑總重量的90-95，水玻璃占硅鋁比調(diào)配劑總重量的5-10，煤矸石占硅鋁比調(diào)配劑總重量的0。
3.根據(jù)權利要求1所述的蓄水發(fā)泡陶土，其特征是所述的發(fā)泡劑為碳酸氫納、碳酸氫氨、雙氧水、碳化鈣、過氧乙酸、有機發(fā)泡劑任意一種或任意二種以上的混合。
4.根據(jù)權利要求3所述的蓄水發(fā)泡陶土，其特征是所述的有機發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑、DPT發(fā)泡劑其任意一種或二種的混合。
5.根據(jù)權利要求1所述的蓄水發(fā)泡陶土，其特征是所述的保氣劑為聚乙烯醇、明礬其任意一種或二種的混合。
6.蓄水發(fā)泡陶土的制備方法，其特征是按如下步驟實現(xiàn)1)、將天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或者硅鋁比調(diào)配劑的成份SiO2∶Al4[Si4O10][OH]8按重量百分比為2-10∶90-98組成混合配料1；2)將重量百分比47.5-49.25的混合配料1與0.25-2.5的發(fā)泡劑混合配置于球磨機加工至＜200目為混合配料2；3)、加重量百分比為0.5-1的保氣劑加于重量百分比49-49.5的水中配制成保氣劑水溶液，將等重量的保氣劑水溶液和混合配料2拌和成漿狀；4)、將上述拌和成漿狀的混合配料陳化1-12小時；5)、將陳化后的混合配料至于30-150℃升溫發(fā)泡，并烘干形成發(fā)泡原料；6)、將發(fā)泡原料至于窯中，在800-1200℃燒制成蓄水發(fā)泡陶土，燒成時間為15-30分鐘。
7.根據(jù)權利要求6所述的蓄水發(fā)泡陶土的制備方法，其特征是所述的天然土壤中為紅土或黃土，所述的硅鋁比調(diào)配劑為高嶺土、水玻璃、煤矸石任意一種或二種以上的混合；當為選用天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑時，其中高嶺土占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-30，水玻璃占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-10，煤矸石占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的0-20，天然土壤占天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑總重量的40-90；當只選用硅鋁比調(diào)配劑時，其中高嶺土占硅鋁比調(diào)配劑總重量的90-95，水玻璃占硅鋁比調(diào)配劑總重量的5-10，煤矸石占硅鋁比調(diào)配劑總重量的0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高強度蓄積和緩釋水功能的無機材料，具體涉及一種蓄水發(fā)泡陶土及其制備方法。蓄水發(fā)泡陶土，其特征是它包括天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑、發(fā)泡劑和保氣劑，各組份所占總重量百分比為天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑47.5－49.25、發(fā)泡劑0.25－2.5、保氣劑0.5－1、水49－49.5，其中天然土壤和硅鋁比調(diào)配劑或硅鋁比調(diào)配劑成份中的SiO
文檔編號C04B38/02GK1480428SQ03128340
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權日2003年7月18日
發(fā)明者安黛宗, 肖勁東, 劉珩, 藍劍強 申請人:中國地質(zhì)大學(武漢)