【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及建筑材料制備。更具體地，涉及一種低碳高強建筑材料及其制備方法。
技術介紹
1、伴隨著社會的發展與城市化進程的加快，持續增長的建筑行業規模帶動建筑材料需求日益增大。至2021年，我國建筑面積已達150億平方米，相應建筑行業合同總額達65萬億元。然而傳統建筑材料使用規模最大的粘結體系—水泥體系，在生產過程中存在高能耗、高碳排放的問題。水泥生產過程中通常需1450℃左右的高溫燒結過程，消耗大量能源并造成巨額碳排放量，碳排放量約占全球總碳排放量的7%。同時，以水泥為粘結體系所粘結的固體顆粒十分有限，往往只能以河沙為集料，據統計全球僅建筑行業每年就需要消耗高達500億噸河沙，這使得河沙資源迅速枯竭。與此同時，像沙漠沙，海沙以及一些工業生產過程中產生的固體顆粒（如礦渣，煤矸石）由于其顆粒尺寸過細、氯離子含量高以及成分復雜等原因一直得不到有效的利用。
2、目前發展出的新型低碳粘結體系，如生物礦化粘結體系，地質聚合物粘結體系等，存在粘結強度低，粘結過程復雜和粘結所需時間漫長等諸多問題。cn?115745473?a中利用聚甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸甲酯為主要成分的粘合劑在交聯劑、偶聯劑、引發劑、改性劑等助劑以及無機骨料（例如標準沙、海沙、河沙）的共同作用下制備出一種納米改性低溫快固早強構筑材料，只不過由于該粘結劑含有聚合物粘度較大，與無機骨料混合時容易破壞尺寸或密度較小的顆粒原有的堆積方式，也會存在脆性問題，另外，對于如沙漠沙、礦渣、鋼渣等與海沙、河沙差異性較大的固體顆粒的粘結方案也同樣未涉及的。因此，發展新型粘結體系，
技術實現思路
1、本專利技術的第一個目的在于提供一種低碳高強建筑材料的制備方法。該制備方法將可以形成氫鍵的液態單體與含有雙鍵官能團的偶聯劑組合構筑粘結體系，替代傳統建筑粘結劑水泥，極大地減少了碳排放，并且由于液態單體較好的流動性，在聚合前可以使偶聯劑順利地移動到液體單體和固體顆粒的界面處，也不會改變固體顆粒原有的堆積方式，同時制得的建筑材料抗壓強度最高可達190?mpa，遠超普通磚和混凝土的最高國家標準。
2、本專利技術的第二個目的在于提供一種利用如上所述的制備方法制備得到的低碳高強建筑材料。
3、為達到上述第一個目的，本專利技術采用下述技術方案：
4、本專利技術公開一種低碳高強建筑材料的制備方法，包括如下步驟：
5、將液態單體和含有雙鍵官能團的偶聯劑按比例混合，得到單體粘結劑；
6、將單體粘結劑除氧后，加入引發劑，將含引發劑的單體粘結劑加入到裝有固體顆粒的模具中，通過敲擊或震擊模具的方式使各物料混合均勻，最后引發原位聚合得到低碳高強建筑材料；
7、一般情況下，固體物料與粘結劑混合時由于粘結劑的粘度較大，需施加外力攪拌才能使各物料混合均勻，用時較長，操作也比較復雜，而本專利技術無需攪拌過程，只要將各物料加入到模具中以后，敲擊或震擊模具3-20次即可混勻，操作更加便捷；
8、其中，所述液態單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甘油酯中的一種或多種；
9、所述偶聯劑選自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基硅烷）、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或多種；
10、在原位聚合反應中，偶聯劑的一端通過化學反應與固體顆粒表面形成化學鍵，偶聯劑的另一端與液態單體發生共聚反應形成聚合物。
11、進一步，所述偶聯劑和液態單體的質量比為1:99-30:70，技術人員可以通過調節單體粘結劑中偶聯劑和液態單體的比例控制后期制備的建筑材料的力學性能。
12、進一步，所述含引發劑的單體粘結劑的粘度為0.1?mpa·s-500?mpa·s/25℃，損耗模量g’’和儲能模量g’之比（即損耗系數）為100-100000，說明該單體粘結劑呈現出強流動性的液體特征。
13、進一步，所述引發劑與單體粘結劑的質量比為1:20-1:200，可以通過控制引發劑和單體粘結劑的比例來控制后期制備的建筑材料的力學性能。引發劑種類的選擇可以根據引發方式對應改變，例如采用熱引發方式時，可加入熱引發劑，采用光引發方式時，可加入光引發劑，此處不做具體限定。示例性地，所述引發劑包括但不限于有機過氧類引發劑和/或偶氮類引發劑。
14、進一步，所述偶氮類引發劑包括但不限于偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯中的一種或多種；
15、所述有機過氧類引發劑包括但不限于過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化甲乙酮、過氧化二碳酸二異丙酯的一種或多種。
16、進一步，當引發劑選自偶氮類引發劑時，偶氮類引發劑和單體粘結劑的質量比為1:25-1:75。
17、進一步，當引發劑選自有機過氧類引發劑時，有機過氧類引發劑和單體粘結劑的質量比為1:75-1:125。
18、進一步，所述固體顆粒選自石英砂、海沙、黃金沙、珍珠沙、沙漠沙等以sio2為主要成分的沙子以及工業廢料顆粒（例如礦渣、煤渣、鋼渣等）中的一種或多種；示例性地，所述石英砂的粒徑為100-250?μm，所述沙漠沙的粒徑為50-150?μm，所述海沙的粒徑為300-500μm，所述鋼渣的粒徑為10-1000?μm，所述黃金沙的粒徑為500-1000μm；所述珍珠沙的粒徑為2000-3000μm。
19、進一步，單體粘結劑除氧方式包括但不限于將溶液超聲10-60?min，或在溶液中通入氮氣30-120?min，此處不做具體限定。
20、進一步，所述含引發劑的單體粘結劑和固體顆粒的質量比為1:2-1:5；示例性地，所述含引發劑的單體粘結劑和固體顆粒的質量比可以為1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5等。
21、進一步，引發原位聚合的方式包括熱引發聚合或光引發聚合。
22、進一步，當引發方式選用熱引發時，熱引發條件為在40-85℃的烘箱中加熱10-120min；
23、當引發方式選用光引發時，光引發條件為在紫外光波長為320-395nm下照射5-60min。
24、為達到上述第二個目的，本專利技術采用下述技術方案：
25、本專利技術公開一種采用如上所述制備方法制備得到的低碳高強建筑材料。
26、本專利技術的有益效果如下：
27、本專利技術選擇含有雙鍵官能團的偶聯劑、可以形成氫鍵的液態單體以及引發劑進行組合，形成流動性強、粘度低、潤濕性好的單體粘結劑。該單體粘結劑在聚合反應前與固體顆粒混合，通過毛細滲透作用可以充分浸潤固體顆粒表面以及進入顆粒縫隙內，使偶聯劑分子可以順利地移動到液體單體和固體顆粒的界面處，并不會改變固體顆粒原有的堆積方式，且粘結劑中分子可自由移動，發生自組裝過程，將單體粘結劑和固體顆粒表面的相互作用實現本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低碳高強建筑材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述偶聯劑和液態單體的質量比為1:99-30:70。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含引發劑的單體粘結劑的粘度為0.1?mPa·s-500?mPa·s/25℃，損耗模量G’’和儲能模量G’之比為100-100000。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固體顆粒選自石英砂、海沙、黃金沙、珍珠沙、沙漠沙以及工業廢料顆粒中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含引發劑的單體粘結劑和固體顆粒的質量比為1:2-1:5。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，引發原位聚合的方式包括熱引發聚合或光引發聚合。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發劑選自有機過氧類引發劑和/或偶氮類引發劑。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，
10.一種
...【技術特征摘要】
1.一種低碳高強建筑材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述偶聯劑和液態單體的質量比為1:99-30:70。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含引發劑的單體粘結劑的粘度為0.1?mpa·s-500?mpa·s/25℃，損耗模量g’’和儲能模量g’之比為100-100000。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固體顆粒選自石英砂、海沙、黃金沙、珍珠沙、沙漠沙以及工業廢料顆粒中的一種或多種。
5.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王樹濤，陳子云，徐雪濤，江雷，
申請(專利權)人：中國科學院理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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