基于磷酸盐原料的组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种组合物及其用途和制备，所述组合物包含无机磷酸盐粘合剂和具有高比表面积的填料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种组合物及其应用和制备，所述组合物包含无机磷酸盐粘合剂(anorganisches phosphatisches Bindemittel)禾口具有高t匕表面禾只的填料。
技术介绍
混凝土是由水泥(水硬性粘合剂)、混凝土骨料或石料颗粒和混合水制成的一种 人造石。另外，可以将混凝土添加剂和掺加剂添加到该混合物中。关键材料是水硬性粘合 齐U，其组成应当能够确保目标产品性能的各种最佳可能组合。已经公开了特性不同的多种 水泥。这种含有铝和铁组分的主要为硅酸钙的水泥通常作为复杂混合物的形式存在。在添 加混合水后，这种无机非金属固体由于化学反应而自动凝固。水泥通过吸收混合水(在潮 湿氛围中也是如此)而反应形成硅酸钙水合物，该硅酸钙水合物形成微细的针状晶体，这 些晶体彼此联锁，由此具有高强度。例如，波特兰水泥通过将炉渣和石膏或硬石膏一起研磨而制得，其由约58%至 66%的氧化钙、18%至26%的二氧化硅、4%至10%的氧化铝和2%至5%的氧化铁组成。 这些材料在回转窑中经过烧制工艺，在该烧制工艺中由这些组分形成对水泥的特殊性能 具有关键重要性的矿物质。这些化合物中最重要的是硅酸三钙(3Ca0· Si02)、硅酸二钙 (2Ca0 .SiO2)、铝酸三钙(3Ca0 .Al2O3)和铝酸氧化铁四钙(Tetracalciumaluminatferrit， 4CaO · Al2O3 · Fe2O3)。另外，这种工艺还可能导致二氧化碳负担很高。每年(2005年)制 备大约14亿吨水泥，其平均含有60%的CaO，造成年CO2排放量约为10亿吨二氧化碳，这 使CO2总量每年增加4% (来源二氧化碳信息分析中心(Carbon Dioxide Information Analysis Center))。除了其化学和矿物学组成之外，水泥的细度对其性能也是关键的。较细的水泥通 常具有较高的强度。该“细度”与材料的比表面积有直接关系，该比表面积一般为2500cm2/ g至5000cm2/g。EN 197标准区分三种不同的强度级别(32. 5MPa、42. 5MPa和52. 5MPa)，其 又被分为缓固型和快固型(r =快速)水泥，并包括5种不同的类型(CEM I =波特兰水泥、 CEMII =波特兰复合水泥、CEM III =高炉渣水泥、CEM IV =火山灰水泥、CEMV =复合水 泥)。添加混合水后，在该水硬性粘合剂中发生各种反应，特别是导致水泥的凝结 (Erstarren)和固化(ErhSrten)的反应。形成含水化合物。该水泥通常在含水量相对较 低的塑性混合物中反应，水灰比约为0.3至0.6。这种水合导致水泥浆硬化。当硬化超过特 定程度时，称之为“凝结”。随后进行的变硬被称为“固化”。硬化、凝结和固化的原因在于形成了水合产物的坚固程度或高或低的结 构(GefUge)，这种结构填满了水泥浆、灰浆或混凝土的固体颗粒之间的填充有水的空 间。这方面的固定参考值是水灰比，该水灰比根据所述间隙的尺寸确定水合时间内 的历程，而不是确定水合产物的种类。在硅酸盐水泥中，形成强度的水合产物主要是 硅酸钙水合物，而在铝水泥中则是铝酸钙水合物。其他水合物包括氢氧化钙、氧化铁钙水合物(Calciumferrithydrate)、含硫酸盐的水合物和有关的化合物(如水榴石(hydrogranat))。硅酸钙水合物尤为重要。首次与水接触后，很快就开始短而强烈的水合。由于钙和硫酸根离子与铝酸三钙 反应，在炉渣颗粒的表面上形成短的六方晶钙钒石晶体(Ettringitkristalle)。此外，从硅 酸三钙开始，形成了胶体形式的第一硅酸钙水合物(CSH)。由于在炉渣颗粒上形成水合产物 薄膜，该第一水合期减缓，而静息期(Ruh印eriode)或诱发期(Induktionsperiode)开始， 在此过程中，实际上没有发生进一步的水合。第一水合核过小，无法跨接水泥颗粒之间的空 隙，也无法建立固体结构。因此，水泥颗粒仍然能够彼此相对移动，即水泥浆的稠度只是略 微变稠。在仍然非常微细的第一硅酸钙水合物晶体在炉渣颗粒上形成起约1小时至3小 时后，水泥浆开始凝结。静息期结束后，再次出现炉渣相的剧烈水合。该第三期(加速期) 在约4小时后开始并在12小时至24小时后结束。此时形成由CSH纤维束或CSH片状结构 体、片状氢氧化钙和纵向生长的钙钒石晶体组成的基本结构。较大的晶体跨接了水泥颗粒 之间的空隙。在进一步的水合过程中，加固持续增加，但以降低的水合率增加。由此使结构 紧实，并且有越来越多的孔隙被填充。炉渣相与混合水的化学反应可以用简单的方式表示 如下2 (3Ca0 · SiO2) +6H20 — 3Ca0 · 2Si02 · 3H20+3Ca (OH) 22 (2Ca0 · SiO2) +4H20 — 3Ca0 · 2Si02 · 3H20+Ca (OH) 23Ca0 · Al203+12H20+Ca (OH)2 — 4CaO · Al2O3 · 13H204CaO · Al2O3 · Fe203+13H20 — 4CaO · Al2O3 · Fe2O3 · 13H20这些水合产物不是同时形成的，而是根据各自的反应以不同的速率在不同的时间 之后形成。从凝结到固化的转变是“平稳进行的”。按照这种方式，通过与其他填料结合形成混凝土，该混凝土通常在28天之内发展 成其最终强度。除了所形成的早期强度之外，该混凝土的基本性能在于其不产生裂缝，因此 在固化时收缩尽可能低，并具有良好的化学耐性。后一种特性使得能够制备具有相应密度、 无裂纹而且还具有低透气性的混凝土。然而，对于这种混凝土，仍然必须在早期强度和最终 强度之间找到一种折衷。这与孔隙的形成直接相关。由于干透、收缩和自身收缩，可能在凝 结阶段就已出现缺陷。在后期阶段，所结合的水合水可能在低温因结冰而膨胀(甚至在局部开裂)，从而 形成孔结构。另外，在压紧和预处理不足时，存在对钢筋造成腐蚀的高风险。相反，在高温 例如100°C至250°C之间，在局部甚至在80°C时，该结构就开始脱水。这导致强度下降高达 总强度的25%。混凝土制备存在的劣势有很多，除了上述性能损失之外，还包括抗拉强度不 佳、化学稳定性(尤其是酸稳定性)低、在侵蚀环境(例如核电站)中强度损失以及着色性 不佳、易于风化和容易脱水。DE 2621110描述了泡沫玻璃体(:Zellenglask6rper)的应用，所述泡沫玻璃体与 偏磷酸盐反应，其中，玻璃和磷酸盐以有点类似于盐析效应的方式作为酸和碱发生反应。DE 2900191描述了含有磷酸盐的硅酸盐泡沫材料，其中，水玻璃与磷酸盐反应，并 且磷酸盐是固化剂而不是基质。DE 4434627 Cl 描述了双组分硅酸盐胶(Zweikomponentensilikatkleber)，其中， 磷酸盐是固化剂。DE 3242352 Al描述了硅酸铝及其在一定的压力和高温下的制备，其中，硅酸盐是 基质，而铝是添加剂(Dotierung)。DE 3006551描述了一种硅酸钾水泥，其中，采用磷酸铝作为固化剂，而硅酸盐材料 为基料。
技术实现思路
本专利技术的目的是找到一种包括磷酸盐粘合剂而不是水硬性粘合剂的材料的混合 物，所述磷酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含活性填料和至少部分由无机磷酸盐粘合剂组成的粘合剂，其中，所述活性填料具有大于８ｍ↑［２］／ｇ的比表面积，并具有氧化表面、氢氧化表面或氧化－氢氧化表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁施西特，约克约得劳克，
申请(专利权)人：万肯高级材料有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]