论文部分内容阅读
地聚物是以含硅铝材料为主要原料,在碱激发作用下,生成的一种无机聚合物材料,它是一种由硅氧和铝氧四面体结构单元组成的三维网状立体结构。这种结构的材料具有很好的机械性能、耐酸碱、耐火及耐高温性能,有着强度高、硬化快等特性,另外它的制备工艺简单,原材料来源广泛且低能耗,低污染,是一种绿色,可持续发展材料,符合国家倡导的资源最大化利用宗旨。地聚物在工业生产、建筑、航空航天等行业具有非常好的应用前景。本文以碱浸铅锌渣、偏高岭土、水玻璃溶液、氢氧化钠为主要原料,通过碱激发工艺制备了碱浸铅锌渣地聚物,并研究了碱浸铅锌渣地聚物的最佳配比;煅烧活化碱浸铅锌渣对地聚物强度的影响;运用响应曲面法设计,以水玻璃模数和碱激发剂掺量为变量,实现碱浸铅锌渣地聚物的优化,并建立地聚物强度与碱激发剂掺量和水玻璃模数之间的回归方程;最后通过SEM和XRD进行表征,从微观结构分析地聚物的反应机理。具体研究内容如下:(1)碱浸铅锌渣地聚物制备的试验研究通过正交试验考察碱浸铅锌渣掺量、水玻璃模数及碱激发剂掺量对地聚物强度的影响。试验结果表明碱浸铅锌渣地聚抗压强度最佳配比为水玻璃模数为1.2、碱激发剂掺量为65%,碱浸铅锌渣掺量为45%,其抗压强度可达49.6MPa;其抗折强度最佳配比为水玻璃模数为1.2、碱激发剂掺量为65%,碱浸铅锌渣掺量为35%,其抗折强度可达7MPa左右;且碱激发剂掺量为影响抗压强度的第一要素。(2)煅烧活化通过考察煅烧活化对碱浸铅锌渣地聚物强度的影响,研究结果表明煅烧活化能够使碱浸铅锌渣的活性增强,其最佳煅烧温度为750℃,煅烧时间为60min。(3)响应曲面设计试验通过二次响应曲面法设计试验,结果表明,碱浸铅锌渣地聚物的优化组合为当水玻璃模数为1.1,碱激发剂掺量为68%时,碱浸铅锌渣地聚物的抗压强度可达60.8MPa。通过数学函数拟合得到碱浸铅锌渣地聚物的强度和水玻璃模数、碱浸铅锌渣掺量间的回归方程,具有一定的预测意义。同时碱铅锌渣地聚物的强度随着水玻璃模数增高而降低,随着碱激发剂掺量增加而增强。(4)碱浸铅锌渣地聚物聚合机理分析通过对正交试验的碱浸铅锌渣地聚物试块进行SEM和XRD表征分析,SEM图表明碱浸铅锌渣地聚物形成颗粒状结晶物且结合紧密,从而使其的抗压性能良好;XRD分析表明偏高岭土和碱浸铅锌渣在碱激发条件下经过聚合反应,生成了钠沸石(Na2Al2Si3O10·2H2O)及聚硅酸钠盐(Na6Si8O19)等结构相对更复杂、性质更稳定新的无机聚合物。