失效磷酸基抛光液制备地质聚合物的合成、结构和性能表征

摘要

地质聚合物(Geopolymer)是一种由无定形的铝硅酸盐矿物（含有Al2O3和SiO2）与强酸或强碱混合反应制成的具有非晶态或者准晶态的一类无机聚合胶凝材料。它广泛应用于建筑、航天、环保等领域，是一种新型环境友好型材料。地质聚合物具有水泥、有机高分子、陶瓷的优良性能，又具有快凝早强、抗压强度高、耐酸碱、耐高温、抗腐蚀、低渗透性和耐久性等优点，并且它的原材料来源丰富、制备工艺简单、制备价格低廉且节约能源，因此国内外的科研人员均对其做了大量的研究。目前关于碱激发地质聚合物的研究已达到了相当成熟的水平，它在多个领域的应用都已有了成功的案例。但是涉足酸基地质聚合物的研究并不多，虽然它具有强度高、高温热稳定性好、介电常数低等优点，但是因为其反应机理相较于碱基地聚物更为复杂，反应条件更为严格，所以发展较为缓慢。目前已有的酸基地质聚合物研究多为磷酸基地质聚合物为主。
　　在铝材行业常采用化学抛光法对铝材表面进行抛光，这势必要产生大量的失效抛光液。的铝和废酸，其中酸以磷酸为主。常用的而此种抛光液往往含有高浓度处理方法为中和法，此种方法不仅浪费资源，而且会对环境造成不利的影响。所以本研究从可持续发展的角度出发，采用失效磷酸基抛光液作为激发剂，对制备失效磷酸基抛光液地质聚合物的工艺条件进行了实验探讨，并对其力学性能、耐高温及耐酸碱抗腐蚀性能进行了研究。
　　本试验主要以偏高岭土和失效磷酸基抛光液为原料，制备酸基地聚物。用电子万能试验机检测酸基地质聚合物抗压力学性能，用SEM、XRD、FTIR和电导率表征其内部结构和性能。实验的主要结论如下:
　　(1)参考磷酸基地质聚合物的理论配比设计地质聚合物体系的原料组成，研究了养护时间、养护温度、酸固比、液固比等对地质聚合物抗压强度的影响。确定了失效磷酸基抛光液激发偏高岭土制各地质聚合物的最佳工艺条件为:液固比为1∶6，酸固比为1∶1，养护温度为60℃，养护时间为5d。
　　(2)通过FIRT、XRD、SEM等手段对失效磷酸基抛光液地质聚合物进行表征，我们可以得出结论，用失效磷酸基抛光液激发偏高岭土可以制备性能优良的地质聚合物，其性能优于纯磷酸和纯硫酸激发的地质聚合物。
　　(3)试验表明，失效磷酸基抛光液地质聚合物能耐1200℃的高温，而且可以耐酸碱腐蚀，同时它还是一个良好的低电导率材料。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景与意义

1．1．2 研究内容

1．2 文献综述

1．2．1 地质聚合物的概念

1．2．2 碱基地质聚合物的结构、机理及应用

1．2．3 磷酸基地质聚合物材料的结构、机理及应用

1．2．4 失效磷酸基抛光液的概念、处理方法及应用

第二章 失效磷酸基抛光液激发偏高岭土制备地质聚合物

2．1 实验部分

2．1．1 实验工艺流程

2．1．2 试剂与仪器

2．1．3 结构表征与分析

2．2 结果与讨论

2．2．1 养护方式对反应产物的影响

2．2．2 正交实验

2．2．3 水添加量对反应产物强度的影响

2．2．4 抛光液添加量对反应产物强度的影响

2．2．5 对比试验

2．2．6 小结

第三章 失效磷酸基抛光液地质聚合物性能测试与分析

3．1 不同热处理温度对反应产物的影响

3．1．1 实验方法

3．1．2 实验结果与分析

3．2 抗酸碱腐蚀试验

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 实验工艺流程

3．2．3 结果分析

3．3 电导率试验

3．3．1 电导率

3．3．2 试验工艺流程

3．3．3 实验结果与分析

3．4 小结

第四章 新型绿色环保材料地质聚合物瓷砖产品设计

4．1 研究背景与意义

4．1．1 生产工艺目标

4．1．2 主要技术指标

4．2 工艺流程设计

4．2．1 工艺流程设计图

4．2．2 生产工艺流程特点

4．3 物料衡算

4．4 主要污染源、污染物排放特征及治理情况

4．4．1 废气污染源分析

4．4．2 噪声污染源分析

4．4．3 固体废弃物污染源分析

4．5 经济核算

4．5．1 总成本费

11．3 投资收益与风险分析

11．3．1 投资净现值

11．3．2 投资回收期

11．3．3 内含报酬率

11．4 项目敏感性分析

11．5 投资风险说明

4．6 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢