專利名稱：一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的制備，特別是一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法。
背景技術(shù)：
磷酸鋁結(jié)合劑具有粘接能力強(qiáng)、常溫固化，耐高溫等優(yōu)異的性能，廣泛的應(yīng)用于耐火材料，鑄造以及無(wú)機(jī)涂料領(lǐng)域。傳統(tǒng)磷酸鋁結(jié)合劑的制備是用鋁的氫氧化物或氧化物、氮化物與磷酸反應(yīng)得到磷酸鋁基料，然后加入適當(dāng)?shù)奶盍虾凸袒瘎?，這種制備方法選用的工業(yè)原料成本較高，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜。我國(guó)有豐富的粘土礦物資源，儲(chǔ)量巨大，質(zhì)量上乘。粘土礦物是一些水合鋁硅酸鹽，同時(shí)含有鐵，鎂，堿金屬，堿土金屬等其他陽(yáng)離子。粘土礦物中的鋁活性較高，能夠在一定條件下和無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，甚至中強(qiáng)酸進(jìn)行反應(yīng)。粘土礦物一般顆粒細(xì)小，部分粘土還是天然的納米材料，具有小尺寸效應(yīng)，隧道效應(yīng)以及界面效應(yīng)等納米材料所具有的特殊性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法。以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法的步驟如下
1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于粘土礦物重量0.1 0.2 %的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于60 70 0C恒溫干燥3 6 h，得到精制粘土礦物；
2)在精制粘土礦物中加入濃度為40 85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 120 0C, 反應(yīng)時(shí)間為0.5 6 h，冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 10 %的固化劑，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。所述的粘土礦物為高嶺土、埃洛石、地開石、珍珠陶土、伊利石、蒙脫土、蛭石或水鋁英石。所述的分散劑為三聚磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸鈉。所述的固化劑為氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氧化鋅。本發(fā)明的磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑制備方法具有原料便宜易得，工藝簡(jiǎn)單、操作條件溫和，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；制備的產(chǎn)品具有較強(qiáng)的附著力和優(yōu)異的柔韌性、耐熱性、耐水性、 耐候性等性能；可廣泛地應(yīng)用于要求高溫?zé)岱€(wěn)定性或速凝性的多種用途，如航空航天用透波材料、鋼鐵等金屬的耐高溫、耐腐蝕保護(hù)涂層、建筑保溫材料、耐火材料以及塑料制品等行業(yè)。
具體實(shí)施例方式以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法的步驟如下1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于粘土礦物重量0.1 0.2 %的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于60 70 0C恒溫干燥3 6 h，得到精制粘土礦物；
2)在精制粘土礦物中加入濃度為40 85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 120 0C, 反應(yīng)時(shí)間為0.5 6 h，冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 10 %的固化劑，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。所述的粘土礦物為高嶺土、埃洛石、地開石、珍珠陶土、伊利石、蒙脫土、蛭石或水鋁英石。所述的分散劑為三聚磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸鈉。所述的固化劑為氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氧化鋅。本發(fā)明結(jié)合以下實(shí)例作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實(shí)施例中所涉及的內(nèi)容。實(shí)施例1:
1)將高嶺土加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于高嶺土重量0.2 %的六偏磷酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于70 °(恒溫干燥6 h，得到精制高嶺土；
2)在精制高嶺土中加入濃度為85%的磷酸，攪拌，控制溫度為120 °C，反應(yīng)時(shí)間為6 h， 冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]= 0.7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的氧化銅，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。實(shí)施例2:
1)將地開石加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于地開石重量0.1 %的三聚磷酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于60 °(恒溫干燥3 h，得到精制地開石；
2)在精制地開石中加入濃度為40%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 °C，反應(yīng)時(shí)間為0.5 h，冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的氧化鎂，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。實(shí)施例3:
1)將伊利石加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于伊利石重量0.2 %的硅酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于65 °(恒溫干燥4 h，得到精制伊利石；
2)在精制伊利石中加入濃度為65%的磷酸，攪拌，控制溫度為80 °C，反應(yīng)時(shí)間為2 h， 冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.4，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的氧化鋅，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。實(shí)施例4:
1)將蒙脫土加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于蒙脫土重量0. 1 %的三聚磷酸鈉，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于65 °(恒溫干燥5 h，得到精制蒙脫土；
42)在精制蒙脫土中加入濃度為60%的磷酸，攪拌，控制溫度為90 °C，反應(yīng)時(shí)間為4 h， 冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.5，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；
3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的氧化鋯，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。性能測(cè)試將粘結(jié)劑室溫，靜置一段時(shí)間，觀察穩(wěn)定性；加入粘結(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 % 的固化劑，在20mmX20mmX20mm的鋼制模具中澆注成型，振動(dòng)以排除微小氣泡，室溫養(yǎng)護(hù)至完全固化，測(cè)試其抗壓強(qiáng)度；將固化后的樣品在濕度為RH90 %的環(huán)境中放置Mh，取出測(cè)定其吸濕后的抗壓強(qiáng)度，吸濕后的強(qiáng)度與原強(qiáng)度的比值來(lái)表示抗吸濕性的大小。表1 各實(shí)例制備得到粘結(jié)劑的性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法，其特征在于它的步驟如下1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于粘土礦物重量0.1 0.2 %的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于60 70 0C恒溫干燥3 6 h，得到精制粘土礦物；2)在精制粘土礦物中加入濃度為40 85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70 120 0C, 反應(yīng)時(shí)間為0.5 6 h，冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料，磷酸的加入量為[A1]/[P]=0.3 0. 7，[Al]為粘土礦物中鋁的摩爾數(shù)，[P]為磷酸水溶液的摩爾數(shù)；3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 10 %的固化劑，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法，其特征在于所述的粘土礦物為高嶺土、埃洛石、地開石、珍珠陶土、伊利石、蒙脫土、蛭石或水鋁英石。
3.如權(quán)利要求1所述的一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法，其特征在于所述的分散劑為三聚磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸鈉。
4.如權(quán)利要求1所述的一種以粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法，其特征在于所述的固化劑為氧化銅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯或氧化鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粘土礦物為原料制備磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑的方法。它的步驟如下1)將粘土礦物加水配制成礦漿，加入相當(dāng)于粘土礦物重量0.1～0.2%的分散劑，攪拌，水力旋流器除沙，用鼓風(fēng)干燥箱于60～70oC恒溫干燥3～6h，得到精制粘土礦物；2)在精制粘土礦物中加入濃度為40～85%的磷酸，攪拌，控制溫度為70～120oC，反應(yīng)時(shí)間為0.5～6h，冷卻，得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料；3)在磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑基料中加入基料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～10%的固化劑，制得磷酸鋁復(fù)合結(jié)合劑。本發(fā)明具有原料便宜易得，工藝簡(jiǎn)單、操作條件溫和，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；制備的產(chǎn)品具有較強(qiáng)的附著力和優(yōu)異的柔韌性、耐熱性、耐水性、耐候性等性能。
文檔編號(hào)C04B12/02GK102424537SQ201110261658
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者劉舒婷, 葉瑛, 夏枚生, 張奧博, 朱旭恒, 李海晏, 陳濤, 陳雪剛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)