碱激发偏高岭土基地质聚合物的制备及抗压强度研究

为了响应“双碳”政策节能减排的号召,本文采用偏高岭土和高炉矿渣为原材料制备地质聚合物。以抗压强度为指标优化制备条件,探讨确定影响地质聚合物强度的因素。通过正交试验确定偏高岭土基地质聚合物的最佳配比,通过热重和XRD分析不同温度煅烧的偏高岭土组分。研究结果表明,在高岭土煅烧温度为800 ℃时,偏高岭土基地质聚合物的最佳配合比为氢氧化钠与硅酸钠的质量比为6.5∶1,激发剂的质量掺量为14.2%,其28 d抗压强度能达到46.6 MPa。偏高岭土基地质聚合物抗压强度随激发剂的掺量增加而增大,随氢氧化钠与硅酸钠的质量比的增大先增大后减小,随高岭土煅烧温度的升高先增大后减小。     

不同侵蚀环境下地质聚合物耐久性研究

地质聚合物作为新兴绿色无机胶凝材料,因独特的三维网络骨架结构而兼具矿物和高分子材料的特性。分别以固体废弃物粉煤灰和偏高岭土为原料,采用碱激发方式制备地质聚合物试块,考察养护28 d后试块在5%HCl、10%NaOH、5%MgCl₂+5%NaCl和5%H₂SO₄(均为质量分数)溶液中浸泡1~84 d的耐化学侵蚀能力。X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及试块质量、抗压强度测试表明,不同浸泡环境所引起地质聚合物胶凝材料的响应差异较大,粉煤灰基地质聚合物表现出较优异的耐低浓度硫酸、氢氧化钠、盐溶液侵蚀性能,微观结构及外观形貌稳定,试块质量和抗压强度稳定。偏高岭土基地质聚合物在盐溶液中性条件下结构和性能较稳定。在盐酸环境下两种地质聚合物被腐蚀明显,质量损失率大,抗压强度降低显著。对比研究表明,粉煤灰基地质聚合物的耐低浓度酸、碱溶液腐蚀性明显优于偏高岭土基地质聚合物。上述两类地质聚合物可潜在应用于海洋建筑领域。     

偏高岭土—粉煤灰基地质聚合物的制备及其性能研究

地质聚合物是一种具有特殊网络结构的新型无机非金属胶凝材料。为了改善地质聚合物的力学性能,采用粉煤灰作为主要原料,液体水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂,将偏高岭土作为填料替代部分粉煤灰,制备了应用偏高岭土的粉煤灰基地质聚合物。对偏高岭土-粉煤灰基地质聚合物进行了扫描电子显微镜、抗折抗压强度以及折压比等表征,研究了偏高岭土-粉煤灰基地质聚合物结构以及强度的影响。结果显示：在粉煤灰基地质聚合物中添加偏高岭土会加快强度的形成,并且提高了粉煤灰基地质聚合物的强度。     

LDHs改性偏高岭土基地聚物涂料对混凝土耐久性的影响研究

本文提出一种新型偏高岭土基地聚物无机防护涂料.该涂料的基体为偏高岭土基地质聚合物,其有界面结合力强、抗渗性优异的特点,通过选择合适的工艺,加入少量的LDHs新型无机插层材料,以提高该涂料对混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能.通过结合XRD、TG-MS等测试分析技术对该涂料提高混凝土耐久性的微观机理进行了探讨.研究结果表明,此种涂料可以显著提高被涂覆混凝土的抗碳化能力和抗氯离子侵蚀性能,LDHs材料主要通过煅烧处理后的结构重建过程和离子交换实现对碳酸根和氯离子的吸附.     

饰面膨胀型防火涂料的研制

报道了一种水性双组分膨胀型饰面防火涂料的研制。涂料的组分Ⅰ由基料 (A)、填料和添加剂组成 ;组分Ⅱ为磷酸。基料是特制的双氰胺 -尿素 -甲醛共聚物的胶体溶液。填料是二氧化钛 (B) ,添加剂是三氧化二锑 (C)、季戊四醇 (D)、氯化石腊 (E)。当组分Ⅰ组成为m (A)∶m(B)∶m (C)∶m (D)∶m (E) =1 0 0∶0 30∶0 0 4∶0 0 6∶0 0 4,m (组分Ⅰ )∶m (组分Ⅱ ) =1 0 0∶0 2 5时 ,性能达到饰面防火涂料一级标准。用正交优化工艺制备的防火涂料 ,涂覆比 1 0kg/m2 时 ,耐火时间超过 2h ,可作超薄型钢结构防火涂料使用。该防火涂料的特点是 :不但防火性能好、不污染环境、适用范围广 ,而且装饰效果好 ,达到普通涂料的装饰水平     

水性超薄膨胀型防火涂料的制备与性能研究

以水性乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液为基体,采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系,采用正交设计实验方法,对阻燃体系中各组分的配比进行了优化。并通过对比添加不同聚合物,考察聚合物对防火涂料性能的影响。采用红外测温仪在钢板散热良好的情况下对钢板的背部升温曲线进行了测定。结果表明:m(APP)∶m(MEL)∶m(PER)=5∶3∶2时,添加聚丙烯酰胺时制备的防火涂料受热后形成的炭质层与钢板粘附性好、强度高、膨胀倍率大,防水性能、持续耐火性能好,受热40 min后钢板背面温度维持在276℃左右。     

磷酸基地聚合物多孔材料的制备及其隔热防火性能研究

以偏高岭土为原料,磷酸为激发剂,过氧化氢为发泡剂,制备了磷酸基地聚合物多孔材料。研究了液固比及二氧化锰掺量对磷酸基地聚合物多孔材料物理性能、隔热防火性能的影响。结果表明,液固比在1.56~1.76范围内时,可制备出孔隙分布均匀、结构良好的磷酸基地聚合物多孔材料。当液固比为1.71时样品有最大抗压强度2.73 MPa和最低导热系数0.17 W/(m·K)。液固比一定时,添加二氧化锰能提高过氧化氢的分解率和分解速率,从而影响孔隙结构。当二氧化锰掺量为0.10%(质量分数)时,样品的导热系数下降,干密度和孔隙率增大,抗压强度保持在2.09 MPa。经过3 h耐火极限测试后,1.71液固比及0.10%二氧化锰掺量下样品背面温度最终保持在262 ℃左右。综合XRD和SEM分析可知,耐火极限测试后,两种样品中均出现薄片状结构鳞石英、鳞石英型磷酸铝(T-AlPO₄)相。     

地聚合物的制备及特性研究

按质量比偏高岭土∶硅酸钠∶氢氧化钠∶填料=50∶54∶4∶5,在常温下混合及养护制备地聚合物,改变高岭土煅烧温度,得到5个地聚合物样品。通过对样品耐火性、耐酸性、耐碱性等方面的研究,得到当高岭土煅烧温度为900℃、时间为2 h时,样品综合性能最优。流变学测量显示,粘度随时间增加、随温度下降,傅立叶红外光谱测量表明,其主要官能团为耐火性能优良的Si—O—Si,Si—O,O—Si—O结构。     

偏高岭土活性的煅烧温度影响及测定方法研究

偏高岭土基地质聚合物在土木工程领域具有广泛的应用前景,其中偏高岭土的活性对生成的地质聚合物性能具有重要影响.评定偏高岭土活性的最直接方法是比较生成的偏高岭土基地质聚合物的抗压强度,但该方法周期较长,不利于实用.本文通过对高温煅烧后偏高岭土的DSC-TG分析、XRD分析和NMR分析,讨论了偏高岭土活性与其中活性氧化铝含量的相关性,探索了偏高岭土的高温活化机理和活性测定原理,提出了改进的滴定络合法和紫外分光光度计法并应用于偏高岭土活性测定,进而通过偏高岭土地聚物的力学性能试验予以验证.试验结果表明,煅烧温度对偏高岭土的活性有显著影响,随煅烧温度升高呈现先提高后降低的规律;滴定络合法和紫外分光光度计法可以测定铝的溶出率并且用于偏高岭土活性的快速测定.     

偏高岭土-粉煤灰基地聚合物固化Cr~(3+)的研究

以Cr Cl_3·6H_2O作为三价铬源,采用碱激发和水热法制备了掺Cr~(3+)偏高岭土-粉煤灰基地聚合物。研究了掺Cr~(3+)偏高岭土-粉煤灰基地聚合物的结构组成、微观形貌、力学性能以及Cr~(3+)的固化机理和固化率。XRD研究结果表明:掺Cr~(3+)偏高岭土-粉煤灰基地聚合物的物相组成主要为无定形相,改变水热温度(60~180℃)和Cr~(3+)掺量不会影响其物相组成。抗压强度测试结果表明:掺Cr~(3+)偏高岭土-粉煤灰基地聚合物具有较高的力学性能且抗压强度随着Cr~(3+)掺量的增加先增大后减小。FT-IR和毒性浸出结果表明:Cr~(3+)能够以化学吸附的形式参与聚合反应而被固定,偏高岭土-粉煤灰基地聚合物对Cr~(3+)的固化率均在99%以上。     

钙含量对偏高岭土/矿渣基地聚合物结构和性能的影响

以高炉矿渣(BFS)、偏高岭土(MK)、钠水玻璃和石英砂为主要原料,制备MK/BFS基地质聚合物。通过调节偏高岭土和矿渣的比例,研究钙含量对地质聚合物物相、显微结构和抗压强度的影响,研究了材料热稳定性能。结果表明:当钙含量为15%(质量分数)时,地质聚合物的抗压强度达到(93.9±2.2)MPa。在600℃以下,材料的微观结构保持稳定,材料的线收缩率保持在4%以内,在800℃时,有新相生成,并伴随较大的体积变化。     

低VOC地聚物基涂料的制备

以偏高岭土基地聚物为基料,制备低VOC涂料。实验结果表明,该涂料为无机涂料,施工性、流平性良好,强度高,耐久性好,耐沾污,涂层的机械性能均能达到国家标准,且当滑石粉含量为10%～15%时,地聚物基涂料涂层的抗裂性能最好。     

养护环境对偏高岭土基地聚物性能及微观结构的影响

为了探究养护环境对偏高岭土基地聚物干缩开裂特性和力学性能的影响,以不同养护环境为参数,系统研究了不同养护环境对偏高岭土基地聚物性能(抗压强度、收缩)和微观结构的影响。结果表明：温度交替变化环境(冻融循环)对偏高岭土基地聚物的结构影响较大,不利于偏高岭土基地聚物材料性能的发展;低湿度环境有利于体系中水分子排出,从而使形成的凝胶相更致密,有利于抗压强度的发展,但使干缩率和孔隙率增加。在各种养护环境中,干燥养护(温度(20±0.5)℃,湿度(50±5)%)条件下的试样28 d抗压强度达到73.94 MPa,较标准养护(温度(20±0.5)℃,湿度不低于95%)条件下的试样增长了68.77%,28 d干缩率为237.5×10^-4,孔隙率达到最高(45.73%)。     

偏高岭土基地质聚合物型氨氮吸附剂制备与表征

偏高岭土基地质聚合物(Metakaolin-based geopolymer,MK-GP)作为一种极具潜力的新型绿色材料常被用做建筑功能材料等.为了研究该材料的吸附性能,以响应面法为基础预测了MK-GP氨氮吸附剂的最佳制备条件.以NaOH浓度、水玻璃投加量、偏高岭土投加量为自变量,以氨氮的平衡吸附量为响应值,结果表明,在NaOH浓度为8.33 mol/L,水玻璃投加量为25.44 g,偏高岭土投加量为88.89 g时,氨氮平衡吸附量有最大值为2.29 mg/g,为城市废水氨氮处理提供了新思路,新材料.     

淀粉与脲醛树脂复合胶粘剂的制备与性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、硼砂、玉米淀粉、次氯酸钠、亚硫酸钠和纳米高岭土等为主要原料,制备淀粉胶粘剂;然后以常温固化的UF(脲醛树脂)作为淀粉胶粘剂的交联改性剂,制备UF/淀粉复合胶粘剂。研究结果表明:当w(PVA)=10%、m(硼砂)∶m(干淀粉)=12.5∶30、w(纳米高岭土)=2%和m(淀粉胶)∶m(UF胶)=5∶5时,相应复合胶粘剂的综合性能(包括流动性、耐水性和干湿胶接强度)相对最佳。     

偏高岭土基地质聚合物的制备和力学性能研究

以高岭土为原料,煅烧为具有火山灰活性的偏高岭土,以NaOH,水玻璃为碱激发剂,标准养护条件下制备偏高岭土基地质聚合物。测试样品的力学性能,并利用XRD、SEM、DSC和TG、FT-IR等测试手段来研究矿物组成、反应机理、微观形貌;结果显示:高岭土的煅烧温度为800℃,煅烧时间2h,水玻璃模数为1.3,碱含量15%条件下,抗压强度最高可达72.10MPa。矿物聚合物的28d抗压强度相比于3d,7d有较大幅度提高。     

导电填料对炭系电热涂料电热性能的影响

研究了石墨含量对炭系电热涂料电热性能的影响,并对以石墨为主要导电填料,配入一定质量的炭黑和碳化硅原料制备的炭系电热涂料电热性能进行了分析讨论。电热性能测试和SEM分析表明:石墨是炭系电热涂料优良的导电填料,当石墨含量为50%(粘结剂为50%)时,在220 V的电压下通电10 min,其涂层的发热功率为18.6 W,发热温度为43℃;配入炭黑和碳化硅原料时,在同等测试条件下,配比为m(粘结剂)∶m(石墨)∶m(炭黑)=5∶3∶2的涂层电热性能最好,发热温度稳定在53℃,可用于民用采暖;配比为m(粘结剂)∶m(石墨)∶m(碳化硅)=5∶4∶1的涂层发热温度可稳定在37℃。实验表明:炭黑比碳化硅对炭系电热涂料的电热性能影响大,能较好地提高炭系电热涂料的电热性能。     

气相白炭黑/玻璃鳞片混合填料对有机硅胶粘剂性能的影响

以端羟基聚二甲基硅氧烷(107胶)为基胶、甲基三甲氧基硅烷为交联剂、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂、KH-550为硅烷偶联剂、钛酸正丁酯和硼酸正丁酯为助剂、二甲苯/石油醚为混合溶剂(两者体积比为5∶1)、二甲基硅油(DMS)为消泡剂、气相白炭黑(GPS)和玻璃鳞片(GF)为混合填料,制备了双组分有机硅胶粘剂。研究结果表明:当A组分中m(107胶)∶m(DMS)∶m(溶剂)∶m(偶联剂)∶m(GPS/GF混合填料)=100.0∶27.0∶38.0∶1.0∶26.0、m(GPS)∶m(GF)=60∶40和B组分中m(交联剂)∶m(催化剂)∶m(助剂)∶m(溶剂)=1.5∶0.5∶4.0∶10.0时,所得胶粘剂的综合性能相对最佳;此时,该胶粘剂的附着力为5.12 MPa(钢基体)和6.71 MPa(混凝土基体),并且其耐热性和耐酸性俱佳。     

用废聚苯乙烯泡沫制备无溶剂型聚合物乳液的研究

用废聚苯乙烯泡沫作为主要原料,丙烯酸丁酯、苯乙烯和醋酸乙烯酯作为改性剂制备了一种低成本的无溶剂型聚合物乳液。考察了单体用量及配比,引发剂和复合乳化剂用量及配比对乳液性能的影响,得到实验的最佳工艺条件为:m(十二烷基硫酸钠)∶m(OP-10)=2∶1,w(乳化剂)=3.0%,n(醋酸乙烯酯)∶n(苯乙烯)∶n(丙烯酸丁酯)=1∶1∶2,m(聚苯乙烯泡沫)∶m(复合单体)=1∶2。这种具有粘接强度高,无污染的聚合物乳液可应用于胶粘剂和涂料中。     

专利配方

聚合物水泥基干粉涂料(CN1388188)本发明公开了一种聚合物水泥基干粉涂料,它的组成为40～52%(重量)的白水泥,33～49%(重量)的石英粉,5～6%(重量)的可再分散乳胶粉,0.2～0.3%(重量)的纤维素醚,0.4～0.5%(重量)的减水剂,3～4%(重量)的超细硅粉,0.4～0.5%(重量)的消泡剂,2～3.7%(重量)的颜料。本发明的聚合物水泥基干粉涂料具有与基层尤其是水泥基面能牢固粘合、涂层不开裂、不易脱落、防水、防腐、耐碱、耐刷洗、耐火、无毒、无味等特点,且基面经喷涂后表面光滑,该聚合物水泥基干粉涂料装饰性强,并具有极佳的性能价格比。