一种耐磨保温隔热自流平复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种耐磨保温隔热自流平复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、氟石膏作为有毒有害工业固体废弃物的一种，是氢氟酸生产过程中的废渣，主要产自氟化物和氢氟酸生产厂，刚出装置时残余含量较高的氟与硫酸超过《危险废物鉴别标准》规定的限值，因此腐蚀性强。目前在我国，氟石膏主要用作水泥缓凝剂，而大部分氟石膏在稍加中和处理后就作为一种固体废弃物堆存，直接堆存不仅占用土地，还污染土壤和地下水环境，给企业治理和环境维护带来巨大的经济压力。因此，如何有效、合理地利用氟石膏资源成为迫切需要解决的问题。

2、近些年，有不少高校及企业开始研究氟石膏在建筑材料中的应用，包括用于粉刷石膏、自流平、墙体材料等，随着基础建设的发展，河砂等天然资源越来越紧缺，从而也造成其价格越来越高，氟石膏这类工业固体废弃物在建筑材料中利用既具有经济效益，更会产生较大的环境效益和社会效益。

3、目前，关于氟石膏在自流平领域的应用开也有相应专利，如：公开专利(cn108863261a)介绍了一种氟石膏基自流平地坪材料及其制备方法；公开专利(cn116409980a)介绍了一种氟石膏基自流平砂浆及其制备方法。然而，氟石膏在建筑自流平材料中的应用还是存在不少问题，主要表现为：一方面，作为副产物的氟石膏残留有浓度较高的硫酸，要用于建材中必须经过多次中和直到ph接近7，这需要花费大量的材料与时间成本，且其中含有大量杂质，导致氟石膏仍有一定的异味，用于建材中将影响人的身体健康；另一方面，自流平材料有一定耐磨与保温隔热的要求，目前基本通过添加多种功能填料实现，如纤维材料、珍珠岩、增强材料等，势必增加材料总体成本，且难以在一个材料体系中同时兼顾多种功能。

4、因此，如何利用氟石膏等工业固体废弃材料获得性能(尤其是稳定性)优良，且成本较低、绿色环保的自流平砂浆是本领域人员亟需解决的难题。

技术实现思路

1、基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种耐磨保温隔热自流平复合材料及其制备方法，由此不仅解决了现有氟石膏自流平材料气味大、强度低、无法兼顾保温隔热等问题，而且还大幅度降低了自流平材料的成本，使其绿色环保。

2、本发明提出的一种耐磨保温隔热自流平复合材料，包括耐磨自流平表层和保温隔热自流平底层；

3、所述耐磨自流平表层按重量份包括如下原料：低气味/高纯氟石膏60-100份、含氟硅粉5-20份、保水增稠剂0.05-0.2份、减水剂0.1-3份、消泡剂0.05-0.1份、可再分散胶粉0.1-3份和激发剂0.1-1份；

4、所述保温隔热自流平底层按重量份包括如下原料：低气味/高纯氟石膏60-100份、废pu泡沫粉10-30份、保水增稠剂0.05-0.2份、减水剂0.1-3份、消泡剂0.05-0.1份、可再分散胶粉0.1-3份和激发剂0.1-1份。

5、本发明中，采用低气味/高纯氟石膏作为主要胶凝材料，再复合含氟硅粉或保温填料等添加剂，从而分别得到以氟石膏为主要胶凝材料的耐磨或保温隔热砂浆，最终形成具有耐磨自流平表层和保温隔热自流平底层的自流平复合材料，通过这种不同功能的自流平双层结构，可以有效满足自流平材料兼顾增强耐磨及保温隔热的功能效果。

6、优选地，所述低气味/高纯氟石膏是将氟石膏高温煅烧后，再与氨基化石墨粉研磨混匀得到；

7、优选地，所述高温煅烧温度为650-800℃，时间为1-3h；

8、优选地，所述氨基化石墨粉的用量是氟石膏的0.5-2wt％。

9、本发明中，氟石膏是萤石浓硫酸法制备氢氟酸后的工业废渣，氟石膏的主要成分是无水硫酸钙及少量氟化钙(1-5wt％)，同时还残留有硫酸；为了减少氟石膏原料中的杂质和气味残留，先将氟石膏进行高温煅烧，实际操作中可通过加长煅烧窑炉并提升煅烧温度，使得氟石膏在炉内停留时间增长，如此与煅烧前的氟石膏相比，所得氟石膏硫酸残留少，ph接近中性，纯度更高，刺激性气味小，并且在后续磨粉与制砂浆过程中不易团聚；此外，本发明还将上述高温煅烧后的氟石膏与氨基化石墨粉研磨混合，利用石墨粉本身的片状结构促进氟石膏研磨成粉，减少石膏粉团聚同时，氨基化石墨粉表面所具有的氨基还可以和氟石膏粉中的残留硫酸反应成盐，进一步减少硫酸残留同时，还提高了氟石膏作为自流平材料的抗水性，使其水化活性得到有效激发，凝结时间大幅缩短，抗折、抗压强度显著提高。

10、优选地，所述低气味/高纯氟石膏的粒度可以为50-300μm。

11、本发明中，考虑到氟石膏的粒度大小对自流平材料的性能具有一定的影响：粒度太大，影响自流平材料的水化进程和凝结时间，表层硬度和耐磨性不够；粒度太小，会造成不必要的能源损耗，增加生产成本，因此控制所述低气味/高纯氟石膏的粒度为50-300μm，使所得自流平材料的性能最佳。

12、优选地，所述氨基化石墨粉是通过将石墨粉氧化后，与二元胺进行缩合反应得到；

13、优选地，所述二元胺为乙二胺、丙二胺或己二胺中的至少一种。

14、优选地，所述含氟硅粉的平均粒径为0.5-10μm，比表面积为0.5-2m2/g，sio2含量在95％以上，氟含量为0.5-5wt％，ph值为5-6。

15、本发明中，对含氟硅粉粒径、比表面积的大小以及各组分含量和ph值等进行限制(经过反复实验摸索，确定上述参数的合理范围值)，在保证其可有效应用于所述自流平复合材料的前提下，还可进一步改善所得自流平复合材料的耐磨性能。

16、本发明中，采用低成本的氟化工固废(含氟硅粉)以及废pu泡沫粉，大幅度改善自流平材料耐磨和保温性能同时，实现了对固体废弃物的高价值化利用。

17、优选地，所述保水增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种。

18、本发明中，保水增稠剂可提升自流平材料的保水性能，防止施工过程中失水过快，出现过快硬化、干燥和开裂的现象。

19、优选地，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂或氨基磺酸盐系高效减水剂。

20、本发明中，减水剂可改善自流平材料的流动性，降低用水量，提高自流平材料的强度。

21、优选地，所述消泡剂为有机硅油或非离子表面活性剂。

22、本发明中，消泡剂可降低自流平材料的表面张力，消除自流平材料表面气泡。

23、优选地，所述可再分散胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物或苯乙烯/丙烯酸共聚物中的至少一种。

24、本发明中，可再分散胶粉有利于提升自流平材料的粘结性能、抗折强度和耐水性能等。

25、优选地，所述激发剂为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、煅烧明矾或硫酸氢钠中的至少一种。

26、本发明中，激发剂可加快氟石膏的水化速率，同时还可配合缩短凝结时间。

27、本发明还提出一种上述耐磨保温隔热自流平复合材料的制备方法，包括：

28、(1)按重量份将低气味/高纯氟石膏、废pu泡沫粉、保水增稠剂、减水剂、消泡剂、可再分散胶粉和激发剂搅拌混合均匀后，得到保温隔热自流平砂浆，加水搅拌后进行自流平操作，得到保温隔热自流平底层；

29、(2)按重量份将低气味/高纯氟石膏、含氟硅粉、保水增稠剂、减水剂、消泡剂、可再分散胶粉和激发剂搅拌混合均匀后，得到耐磨自流平砂浆，加水搅拌后在上述保温隔热自流平底层上进行自流平操作，得到耐磨自流平表层。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果：

31、本发明将低气味/高纯氟石膏与含氟硅粉复合形成耐磨自流平表层材料并将低气味/高纯氟石膏与废pu泡沫粉复合形成保温隔热自流平底层材料，二者在后续和水搅拌混合后形成了高流动性、不离析和不分层的浆体，进行自流平操作时可以迅速流淌，达到自流平的效果，最终所得自流平复合材料可以有效满足jc/t 1023-2021《石膏基自流平砂浆》相关性能要求，如此既能够减少天然资源消耗，降低自流平砂浆的生产成本，也能通过利用氟石膏等固体废弃物，提高固废资源化利用水平，使其绿色环保。