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本文首先以偏高岭土为原料在碱性激活剂作用下,采用适当工艺过程制备出了Al2O3·5.2SiO2·1.4Na2O地质聚合物。主要考察了高岭土的煅烧制度、地质聚合物养护制度、水玻璃模数、水玻璃掺入量及水/偏高岭土质量比等主要影响因素。研究结果表明:制备偏高岭土基地质聚合物的最佳工艺参数为:水玻璃模数为1.5,水玻璃/偏高岭土质量比为1.20,水/偏高岭土质量比为0.04,养护制度为60℃条件下养护24 h,在此工艺条件下制备的Al2O3·5.2SlO2·1.4Na2O地质聚合物抗压强度高达90.17 Mpa。同时,论文采用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等现代分析手段对实验结果进行了理论上的研究。XRD和FTIR结果表明:养护制度不同,Al2O3·5.2SiO2·1.4Na2O地质聚合物反应的程度是不同的,其中Al2O3·5.2SiO2·1.4Na2O地质聚合物在60℃条件下养护24 h的反应最完全。
其次,本文较系统地对Al2O3·5.2SiO2·1.4Na2O地质聚合物基纤维复合材料进行了研究,考察了不同纤维对复合材料性能的影响。对地质聚合物基短切碳纤维复合材料的研究表明:经过表面处理的碳纤维,长度为6 mm时增韧效果最好。当短切碳纤维的含量达到总重量的3.06％时,试件的抗弯强度达到了43.68 Mpa,是Al2O3·5.2SiO2·1.4Na2O地质聚合物基体材料的2.57倍。同时,随碳纤维含量的增加,其复合材料的电导率也从10-5增大到10-1,但是当碳纤维的含量高于4.15％时,其导电率基本恒定。
对Al2O3·5.2SiO2·1.4Na2O地质聚合物基植物纤维复合材料的研究表明:当复合材料中稻谷壳和甘蔗渣掺量达到20.81％时,复合材料的抗弯强度达到最大,为2.53 Mpa。同时,该复合材料具有明显的阻燃效果,阻燃等级均为94v0级。