专利名称：一种硅系新型复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合材料，特别是一种硅系新型复合材料。
背景技术：
节约能源、改善环境一直是人们追求的目标。在复合材料领域中，尤为重要。在20世纪70年代末，法国的J.Davidovits在深入研究古代建筑材料的基础上发现了地聚物材料，它比现代水泥耐久性要强的多。随着科技的日益发达，对材料的要求也越来越高，现有的主要的材料如钢铁、塑料、木材等，均来自天然，以钢铁、有机塑料而言，均来自有限的矿藏，开采后无法再生，若干年后即会枯竭。且这些钢铁、塑料在提炼时，要消耗巨大能源，造成巨大的环境污染。科技的发展要求性能优异的复合材料，这种复合材料的生产应走可持续发展的道路，即既节约能源、降低成本，又不会污染环境。
发明的内容本发明的目的是提供一种硅系新型复合材料，它的性能优异，原料来源广泛、价格低廉，生产中无须消耗巨大能源，亦不会造成环境污染。
本发明的目的是按如下的技术方案完成的。本发明为硅系新型复合材料，其特征是它包括以下组分基料包括硅、镁和铝的氧化物，按重量比例为1∶0.7-1.3∶0.4-0.7，所述的硅、镁和铝的氧化物包括二氧化硅、氧化镁和三氧化二铝；增强剂包括玻璃纤维，重量为基料的5％-20％；充填物包括木屑和矿渣，重量为基料的5％-25％，其中木屑与矿渣的重量比为2∶0.5-1；所述的矿渣包括炼钢废渣或炼铝赤泥。
其制作方法包括以下步骤一、原料处理，按配方备好所需物料
①将所述的基料粉碎；②将所述的增强剂用含2-4％界面活性剂的水浸泡20-25分钟，进行界面活化处理；③将所述的充填物粉碎，然后加入按充填物重量1％-2％的界面活性剂混合均匀，进行界面活化处理，时间为10-20分钟；二、混合反应，①将所述粉碎后的基料进行混合反应；将基料搅拌混合，搅拌中加水，水重为基料重量的1-2倍，并加入按基料重量比例1％的激活促进剂，搅拌时间为30-120分钟；②将混合反应后的基料中加入所述的经活化处理的增强剂和充填物，并加入按基料重量比例的下列添加剂，通过搅拌，进行混合反应30-60分钟改性剂0.5-1％、疏水剂0.5-1％、发泡剂0.08-0.12％；三、注模成型；四、脱模养护。
所述的界面活性剂包括SB-618T或SW-98；所述的激活促进剂包括氢氧化钠或氢氧化钾；所述的改性剂包括氯化镧或氯化铈，所述的疏水剂包括硅铵，所述的发泡剂包括对烷基苯磺酸钠。
本发明中，主要材料为硅、镁、铝的氧化物，是我国廉价丰富的资源，增强剂为廉价的玻璃纤维， 充填物为工业生产的废弃物如木屑和矿渣，制备时，在室温下操作，进行反应，无须加热，无废气、废料产生，即得到优质的材料，既节约能源又不会污染环境；生产成本极大降低。
由于本发明材料的结构与组分的性质，本发明具有性能优异于一般的建筑、工业材料的优点；即兼有有机高聚物(塑料等)与无机陶瓷钢铁水泥的双重性质，又有其独特性。其综合性能优于现有材料。例如本发明材料的抗拉强度MP可为达30-190MP，抗弯强度可达40-210MP。
综上所述，本发明是一种性能优异，原料来源广泛、价格低廉，生产中无须消耗巨大能源，亦不会造成环境污染的复合材料。本发明材料可代替传统的有机、无机材料，可作为建筑材料、包装材料。以其为基料的复合材料还可用于汽车、航空工业中。
具体实施例方式
本发明以复合板材为例，加以说明，该复合板材包括以下组分基料二氧化硅、氧化镁和三氧化二铝三种原料，按重量比例为1∶0.9∶0.5，增强剂玻璃短纤维，重量为基料的15％；充填物木屑和炼钢废渣(也可用炼铝赤泥)，重量为基料的15％，其中木屑与炼钢废渣的重量比为2∶1。
其制备方法包括以下步骤一、原料处理①将所述的基料粉碎，过60目筛；②将所述的增强剂用含3％界面活性剂SB-618T(也可用SW-98)的水浸泡20分钟，进行界面活化处理；③将所述的充填物粉碎过60目筛，然后加入按充填物重量1.5％的界面活性剂SB-618T，在搅拌机中混合15分钟，进行界面活化处理；二、混合反应，①将粉碎后的基料进行混合反应；将基料搅拌混合，在搅拌中加水，水重为基料重量的1.5倍，并加入按基料重量比例0.6％的氢氧化钠(激活促进剂，也可用氢氧化钾)，搅拌时间为60分钟，进行混合反应；②将混合反应后的基料中加入经活化处理的增强剂和充填物，并加入按基料重量比例的添加剂，在搅拌机中搅拌，进行混合反应50分钟所述添加剂包括氯化镧(稀土改性剂，亦可用氯化铈)0.6％、硅铵(疏水剂)0.6％、对烷基苯磺酸钠(发泡剂)0.1％。
三、注模成型，将混合反应后的物料浇注或挤出，注模成型，靠反应热在室温下继续反应固化8小时。
四、脱模养护，脱模后在室温下空气中养护10天，固化到高强度。效果与现有材料的性能相比，本发明复合材料具有明显的优势，如表1所列表1 本发明材料与现有材料的性能对照表
权利要求
1.一种硅系新型复合材料，其特征是它包括以下组分基料包括硅、镁、铝的氧化物，按重量比例为1∶0.7-1.3∶0.4-0.7，所述的硅、镁、铝的氧化物包括二氧化硅、氧化镁和三氧化二铝；增强剂包括玻璃纤维，重量为基料的5％-20％；充填物包括木屑和矿渣，重量为基料的5％-25％，其中木屑与矿渣的重量比为2∶0.5-1；所述的矿渣包括炼钢废渣或炼铝赤泥；其制作方法包括以下步骤一、原料处理①将所述的基料硅、镁、铝的氧化物粉碎；②将所述的增强剂用含2-4％界面活性剂的水浸泡20-25分钟，进行界面活化处理；③将所述的充填物粉碎，然后加入按充填物重量1％-2％的界面活性剂混合均匀，进行界面活化处理，时间为10-20分钟；二、混合反应，①将所述粉碎后的基料进行混合反应；将基料搅拌混合，搅拌中加水，水重为基料重量的1-2倍，并加入按基料重量比例0.5-1％的激活促进剂，搅拌时间为30-120分钟；②将混合反应后的基料中加入所述的经活化处理的增强剂和充填物，并加入按基料重量比例的下列添加剂，通过搅拌，进行混合反应30-60分钟改性剂0.5-1％、疏水剂0.5-1％、发泡剂0.08-0.12％；三、注模成型；四、脱模养护。
2.根据权利要求1所述的硅系新型复合材料，其特征是所述的界面活性剂包括SB-618T或SW-98；所述的激活促进剂包括氢氧化钠或氢氧化钾；所述的改性剂包括氯化镧或氯化铈，所述的疏水剂包括硅铵，所述的发泡剂包括对烷基苯磺酸钠。
全文摘要
一种硅系新型材料，其特征是它包括以下组分基料包括硅、镁、铝的氧化物，按重量比例为1∶0.7－1.3∶0.4－0.7；增强剂包括玻璃纤维，重量为基料的5％－20％；充填物包括木屑和矿渣，重量为基料的5％－25％。其制作方法包括一、原料处理，将增强剂和充填物进行界面活化处理；二、混合反应，将基料中加入经活化处理的增强剂和充填物，并加入添加剂，通过搅拌，进行混合反应；三、注模成型；四、脱模养护。本发明复合材料的性能优异，原料来源广泛、价格低廉，生产中无须消耗巨大能源，亦不会造成环境污染；可作为建筑材料、包装材料使用，以其为基料的复合材料还可用于汽车、航空工业中。
文档编号C04B18/14GK1727297SQ20051008557
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者郝子明, 郝青 申请人:郝青, 郝子明