专利摘要

本发明属于聚合物领域，具体涉及一种地质聚合物，还涉及上述的地质聚合物的制备方法。一种有机碱激发的地质聚合物，其特征在于，该聚合物是以低碳粉煤灰和/或炉渣灰、水玻璃或硅酸钠或硅溶胶为主要原料，以水溶性不饱和有机碱为激发剂，以过硫酸铵或过硫酸钾为引发剂聚合而获得的。本发明的有益效果在于，采用不饱和有机碱和引发剂能明显减少地质聚合物的渗碱问题，提高反应的速度，制备了性能优异的地质聚合物，具有很好的实际应用意义。通过不饱和有机季铵碱激发再聚合的方式，解决了无机碱容易渗碱的问题，加速反应得到有机与无机物复合的地质聚合物，具有很好的社会效益与应用意义。

权利要求

1.一种有机碱激发的地质聚合物，其特征在于，该聚合物是以低碳粉煤灰和/或炉渣灰、水玻璃或硅酸钠或硅溶胶为主要原料，以水溶性不饱和有机碱为激发剂，在光引发剂作用下聚合而获得的；所述不饱和有机碱为不饱和季铵碱，该聚合物主要包括以下重量份数的原料：

低碳粉煤灰和/或炉渣灰40～55、水玻璃12～18、不饱和季铵碱5～15、去离子水15～25、木质素1～3、光引发剂0.2～0.5、辛基酚聚氧乙烯醚0.03～0.05。

2.如权利要求1所述的一种有机碱激发的地质聚合物，其特征在于，所述光引发剂为苯甲酰甲酸甲酯、三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、1-羟基环己基苯基甲酮中的任一种。

3.如权利要求1或2所述的一种有机碱激发的地质聚合物，其特征在于，低碳粉煤灰为200～250目，低碳粉煤灰中碳含量大于0且小于10％。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将低碳粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200～250目；

(2)在去离子水中加入辛基酚聚氧乙烯醚，水玻璃、不饱和季铵碱、木质素搅拌均匀，静置20～28h获得碱激发剂；

(3)再加入(1)中粉碎后的低碳粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入光引发剂，以1000～1400r/min的转速搅拌12min至搅拌均匀，振荡10～20min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射3～8分钟，再在室温下养护68～75小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

5.如权利要求4所述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将低碳粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在20份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，16份水玻璃、10份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的低碳粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.4份光引发剂，在1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，振荡15min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

6.如权利要求4所述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将低碳粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在18份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，15份水玻璃、15份不饱和季铵碱、5份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入48份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.5份光引发剂，在1200r/min的转速下搅拌12mins至搅拌均匀，放置振荡台振荡15mins，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

7.如权利要求4所述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将低碳粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在22份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，18份水玻璃、12份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入100份(1)中粉碎后的低碳粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.6份光引发剂，在1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，振荡15min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

8.如权利要求4所述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将低碳粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在18份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，18份水玻璃、30份不饱和季铵碱、3份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.4份光引发剂，在1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，振荡15min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

9.如权利要求4所述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在22份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，15份水玻璃、12份不饱和季铵碱、2.5份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入48份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.45份光引发剂，在1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，振荡15min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

说明书

技术领域

本发明属于聚合物领域，具体涉及一种地质聚合物，还涉及上述的地质聚合物的制备方法。

背景技术

CN108975735A披露了一种储能地质聚合物，由以下原料制备得到：

粉煤灰：20～100重量份；矿渣：10～20重量份；泡碱：20～50重量份；氢氧化钠：5～30重量份。上述的储能地质聚合物的制备方法，包括以下步骤：

A)将20～50重量份的粉煤灰和10～20重量份的矿渣混合，得到粉体料；

B)将20～50重量份的泡碱和5～30重量份的氢氧化钠分别配制成泡碱溶液和氢氧化钠溶液；

C)将粉体料、泡碱溶液和氢氧化钠溶液混合，浇注成型后进行养护，得到储能地质聚合物。

以上的专利文献采用工业废渣作为原料，改变激发剂类型制备成具有储能性能的地质聚合物，上述的发明不仅保持了现有的碱基地质聚合物导热系数低、固化速度快、生产效率高成本低廉、原材料来源广泛的优点，并能吸收及释放能量，真正能达到节能环保的效果，弥补同类材料中存在的不足。但是以上的专利采用了泡碱溶液和氢氧化钠溶液，即采用了无机碱，而无机碱很容易出现渗碱的问题。因此上述的文献其所未解决的问题是：渗碱与常温效果固化不好的问题。

发明内容

为了解决渗碱与常温效果固化不好的问题，本发明利用不饱和有机季铵碱激发与后期光固化的手段，得到具有优异性能的地质聚合物。本发明人发明该地质聚合物从源头出发，解决了采用无机碱激发存在的两个主要问题，具有很好的实用性。

本发明所提供的一种有机碱激发的地质聚合物，该聚合物是以粉煤灰和/或炉渣灰、水玻璃或硅酸钠或硅溶胶为主要原料，以水溶性不饱和有机碱为激发剂，在引发剂作用下聚合而获得的。

该聚合物主要包括以下重量份数的原料：

粉煤灰和/或炉渣灰40～55、水玻璃12～18、不饱和季铵碱5～15、去离子水15～25、木质素1～3、光引发剂0.2～0.5wt、辛基酚聚氧乙烯醚0.03～0.05。

粉煤灰为200～250目。

引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；或者是引发剂为苯甲酰甲酸甲酯、三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、1-羟基环己基苯基甲酮中的任一种。

上述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将低碳粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200～250目；

(2)在去离子水中加入辛基酚聚氧乙烯醚，水玻璃、不饱和季铵碱、木质素搅拌均匀，静置20～28h获得碱激发剂；

(3)再加入(1)中粉碎后的低碳粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入引发剂，以1000～1400r/min的转速搅拌12min至搅拌均匀，振荡10～20min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射3～8分钟，再在室温下养护68～75小时，获得有机碱激发的地质聚合物；

各原料的重量份数为：

低碳粉煤灰和/或炉渣灰40～55、水玻璃12～18、不饱和季铵碱5～15、去离子水15～25、木质素1～3、光引发剂0.2～0.5、辛基酚聚氧乙烯醚0.03～0.05。

上述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在20份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，16份水玻璃、10份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.4份引发剂，用搅拌机于1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

上述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在18份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，15份水玻璃、15份不饱和季铵碱、5份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入48份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.5份引发剂，用搅拌机于1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15mins，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

上述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在22份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，18份水玻璃、12份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入100份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.6份引发剂，用搅拌机于1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15mins，然后置于模具中，2～10h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

上述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在18份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，18份水玻璃、30份不饱和季铵碱、3份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.4份引发剂，用搅拌机于1200r/min的转速下搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2～2.5h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

上述的一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰和/或炉渣灰粉碎至200目；

(2)在22份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，15份水玻璃、12份不饱和季铵碱、2.5份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入48份(1)中粉碎后的粉煤灰和/或炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.45份引发剂，用搅拌机1200r/min搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15mins，然后置于模具中，2～2.5h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

本发明的地质聚合物采用的原料针对当前地质聚合物中存在的问题，如无机碱的渗碱现象严重、反应温度要求较高问题。采用有机碱、尤其是水溶性不饱和有机碱为地聚物的生成提供一个碱激发的环境，同时通过添加一些引发剂在反应的后期引发有机碱的聚合，可以明显减少渗碱问题，后期的有机反应速度由自由基反应活性控制，通过有机与无机的复合，明显增强了地聚物的强度，同时也对温度较低时的地聚物反应不足进行了改善。

本发明是以无机固废，如粉煤灰作为其中的主要原料之一，其原料来源广泛，成本低廉；上述的原料与其它的原料共同制备获得聚合物，该地质聚合物具有较好的综合性能，同时处理了固体废弃物，具有很好的经济效益与社会效益。

本发明的有益效果在于，采用不饱和有机碱和引发剂能明显减少地质聚合物的渗碱问题，提高反应的速度，制备了性能优异的地质聚合物，具有很好的实际应用意义。通过不饱和有机季铵碱激发再聚合的方式，解决了无机碱容易渗碱的问题，加速反应得到有机与无机物复合的地质聚合物，具有很好的社会效益与应用意义。

附图说明

图1为实施例1中的产品照片；

图2为实施例2中的产品照片；

图3为实施例3中的产品照片；

图4实施例4中的产品照片；

图5为实施例5中的产品照片；

图6为生产过程中的成品照片；

图7中，上排自左至右分别是实施例6、7、8、9的产品照片；

下排自左至右分别是实施例10、11、12、13的产品照片；

图8-图12依次分别为对比例1-5中的照片。

具体实施方式

实施例1

一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰粉碎至200目；

(2)在20份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，16份水玻璃、10份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的粉煤灰，分散25分钟左右；

(4)在(3)中加入0.4份引发剂苯甲酰甲酸甲酯，用搅拌机1200r/min搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

以上的“份”均为重量份数，以下实施例同，如无特殊说明。

实施例2

一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰粉碎至200目；

(2)在18份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，15份水玻璃、15份不饱和季铵碱、5份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入48份(1)中粉碎后的粉煤灰，分散25分钟左右；

(4)在(3)中加入0.5份引发剂三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯，用搅拌机1200r/min搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

实施例3

一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰粉碎至200目；

(2)在22份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，18份水玻璃、12份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入100份(1)中粉碎后的粉煤灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.6份引发剂1-羟基环己基苯基甲酮，用搅拌机1200r/min搅拌12mins至搅拌均匀，放置振荡台振荡15mins，然后置于模具中，2～2.5h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

实施例4

一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰粉碎至200目；

(2)在18份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，18份水玻璃、30份不饱和季铵碱、3份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的粉煤灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.4份引发剂苯甲酰甲酸甲酯，用搅拌机1200r/min搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2～2.5h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

实施例5

一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将粉煤灰粉碎至200目；

(2)在22份去离子水中加入0.05份辛基酚聚氧乙烯醚，15份水玻璃、12份不饱和季铵碱、2.5份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入48份(1)中粉碎后的粉煤灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.45份引发剂1-羟基环己基苯基甲酮，用搅拌机1200r/min搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2～2.5h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。

实施例6-10中的方法同实施例1，其配方如下：

表1实施例6-10中的原料配比表

表2实施例1-10中的聚合物的抗压强度(MPa)

本发明在实验过程中，曾做过如下的对比实验：

对比例1-对比例5，本发明人调整了其中的原料用量配比，其制备工艺与实施例6相同，具体如下：

表3对比例1-5中的原料配比表

表4对比例1-5中的聚合物的抗压强度(MPa)

实施例11

与实施例1相比，不同在于，引发剂选择为过硫酸铵，其余与实施例1完全相同。

实施例12

与实施例1相比，不同在于，引发剂选择为过硫酸钾，其余与实施例1完全相同。

实施例11、12中，采用的引发剂发生变化，与实施例1的区别在于，其引发的效率稍次于实施例1。

实施例13

一种有机碱激发的地质聚合物的制备方法，包括以下的步骤：

(1)将炉渣灰粉碎至200目；

(2)在20份去离子水中加入0.04份辛基酚聚氧乙烯醚，16份水玻璃、10份不饱和季铵碱、2份木质素搅拌均匀，静置24h获得碱激发剂；

(3)再加入50份(1)中粉碎后的炉渣灰，分散15～30分钟；

(4)在(3)中加入0.4份引发剂苯甲酰甲酸甲酯，用搅拌机1200r/min搅拌12min至搅拌均匀，放置振荡台振荡15min，然后置于模具中，2h后，紫外光照射5分钟，再在室温下养护72小时，获得有机碱激发的地质聚合物。经检测其抗压性能与实施例1相差无几，具体是：抗压强度为29.96MPa。

从以上表格中的数据对比可以看出，调整本发明中的原料配比，或者是减少其中的某种原料，比如木质素，比如辛基酚聚氧乙烯醚，均会对后续所获得的聚合物特性产生影响。分析原因：木质素参与了聚合物的制备，可使最终产品聚合物具有以下的特点：静电引力与氢键作用使聚合物吸附环境中的颗粒，进一步通过片状絮体将颗粒网捕、卷扫，促使产生更大的团粒，并且使团粒聚集，这种作用使得该聚合物具有良好的防止碱渗的作用；并且本发明中所采用的是不饱和的有机季铵碱激发，其相对于无机碱来说，本身所具有的优点是其防渗碱效果要强一些；因此，结合上述的阐述，本发明的原料是作为一个有机的整体所形成的配方，能达到更好的防渗碱效果。

对比例2-4中，改变了水玻璃的用量，其结果是，聚合物的抗压强度会减小，这说明浆料中掺入过多的水玻璃会导致碱浓度过剩，在地聚物内部形成大量的游离碱，造成了碱激发剂的浪费，也极有可能出现过剩的碱渗问题。

对比例5中，减少水的用量，水在本发明中初期是充当了媒介的作用，较低的水钠摩尔比会限制硅、铝单体的自由移动，当水钠摩尔比达到一定的比例后，再进一步的增加水钠摩尔比，聚合物抗压强度就会出现不同的强度的递减，这意味着，浆料内水量的增加，样品内部会有较多的孔隙水存在于聚合物孔道间，增大了块体的孔隙率，这些自由水也会从聚合物材料蒸发出来，留下大量的毛细孔，降低了孔隙率，最终导致了抗压强度的下降。

背景技术中所采用的氢氧化钠与泡碱，相对于本发明所采用的不饱和有机季铵碱作为激发剂，氢氧化钠作为激发剂的聚合物其抗压强度要明显的低于本发明的聚合物，这是因为低聚的硅酸根离子相较于氢氧化钠溶液更容易促进硅铝酸盐发生解聚反应，而季铵碱与水玻璃结合后，具有一定的粘度，在水钠摩尔比较低时，浆料的粘度更大，流动性低，导致凝结的时间较短，其抗压强度也较高，地质聚合物早强快硬的特性呈现出来，使得产品固化效果好，并且具有良好的综合性能。

本发明所解决的问题及创新之处主要体现在：1采用利用不饱和有机季铵碱激发与后期光固化的手段，解决渗碱与常温效果固化不好的问题；

2.有机-无机复合地质聚合物，具有更优的综合性能。

从附图1-6中可以看出，本发明的产品其外观均一、表面细腻，固化效果较好；

而从附图7-12中可以看出，对比例1-5中的产品或不太成形固化效果较差，或表面粗糙，或极易破碎。

一种有机碱激发的地质聚合物及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。