聚氨酯仿瓷砖的制备及性能研究

摘要

近年来，中国的陶瓷砖产量逐年增加，陶瓷砖在建筑上应用由来已久并占据重要地位。陶瓷砖生产时需要大量的黏土等自然资源，消耗大量的化石燃料，加剧了环境的污染;陶瓷砖密度大、造型单一、容易破碎，安装运输不便;另外陶瓷砖还含有放射性物质。
　　 针对陶瓷砖的上述缺点与不足，研究了采用常温制备代替高温烧结的制备工艺，以聚氨酯为有机胶料，粉煤灰(Flyash)和CaCO3为填料，在室温下模压成型，制备了聚氨酯仿瓷砖。通过研究填料的种类、粒径、添加量以及聚醚多元醇的类型对聚氨酯仿瓷砖的性能的影响，采用正交试验法确立了聚氨酯仿瓷砖的最适配方及工艺。实验过程中取得了如下研究成果:
　　 未经过烘干处理的填料添加到聚氨酯胶料中会产生大量CO2，使仿瓷砖产生大量的蜂窝状孔洞，其性能较差。因此，在添加填料之前要对填料进行烘干处理，聚醚多元醇进行脱水处理。
　　 填料的添加量为72％～78％、压制强度为21MPa～109MPa时，添加粉煤灰和CaCO3的仿瓷砖的最大破坏强度分别为3300N和2300N，最小耐磨损体积分别为289mm3和445mm3，粉煤灰的增强作用好于CaCO3的增强作用。
　　 填料的粒度对仿瓷砖有较大的影响，粗细搭配的填料的吸油值小于单一粒度的填料的吸油值，并且添加粗细搭配的粉煤灰和CaCO3的仿瓷砖破坏强度最高分别为4500N和4300N，吸水率最低为0.5％和0.9％，耐磨损体积最小分别为190mm3和330mm3，均好于各自单一粒度填料填充时的性能。
　　 粉煤灰和CaCO3经过KH-550表面活化后，制备的仿瓷砖的破坏强度与未经过表面活化处理时分别增大了400N和200N，断裂模数分别增加了6MPa和3MPa，吸水率分别减少了0.2％和0.5％，耐磨损体积分别减小了40mm3和50mm3。而且，填料在聚氨酯中分散性增强。
　　 聚醚多元醇是影响聚氨酯仿瓷砖性能的最主要因素，通过实验发现DDL-2000和DDL-3000的效果要好于DDL-1000和DDL-4000。
　　 通过正交试验法确定了聚氨酯仿瓷砖的最适配方和工艺，聚氨酯粉煤灰的最适配方工艺为聚醚多元醇选择DDL-4000，粉煤灰的含量为72％，压制强度为111MPa，此时的仿瓷砖性能超过了细炻砖的要求;聚氨酯CaCO3的最适配方工艺为聚醚多元醇为DDL-2000，CaCO3的添加量为76％，压制强度为111MPa，超过了炻质砖的性能要求。而且节能环保，具有推广价值。

目录

声明

摘要

第一章 概述

1．1 引言

1．2 传统瓷砖的生产及存在的不足

1．3 非烧结仿瓷砖的发展

1．4 聚氨酯的研究现状

1．4．1 聚氨酯

1．4．2 聚氨酯的特点

1．4．3 聚氨酯无机复合材料的研究现状

1．5 粉煤灰、CaCO3的利用现状

1．5．1 粉煤灰的利用现状

1．5．2 CaCO3的利用现状

1．6 研究目的和研究内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究内容

第二章 实验

2．1 实验原料

2．2 实验仪器及设备

2．3 实验依据

2．4 试验方法及技术路线

2．5 实验测试及其表征方法

2．5．1 无机填料的粒度分布测定

2．5．2 无机填料吸油值的测试

2．5．3 仿瓷砖的吸水率测定

2．5．4 仿瓷砖破坏强度的测定

2．5．5 仿瓷砖断裂模数的测定

2．5．6 仿瓷砖耐磨损体积的测定

2．5．7 断面的扫描电镜观察

第三章 实验方案的确定

3．1 聚氨酯合成原料的选择

3．1．1 多元醇的选择

3．1．2 多异氰酸酯的选择

3．1．3 催化剂的选择

3．2 聚氯酯合成方式的选择

3．3 聚氨酯合成的相关计算

第四章 实验结果及讨论

4．1 水分对聚氨酯仿瓷砖性能的影响

4．2 压制强度对聚氨酯仿瓷砖性能的影响

4．2．1 压制强度对仿瓷砖吸水率的影响

4．2．2 压制强度对仿瓷砖破坏强度和断裂模数的影响

4．2．3 压制强度对仿瓷砖耐磨损体积的影响

4．3 无机填料对聚氨酯仿瓷砖性能的影响

4．3．1 填料的种类和添加量对于聚氨酯仿瓷砖性能的影响

4．3．2 填料的粒径对于聚氨酯仿瓷砖性能的影响

4．3．3 填料表面活化对仿瓷砖的性能影响

4．4 聚醚多元醇对聚氨酯仿瓷砖性能的影响

4．5 正交试验以及最适工艺选择

4．5．1 正交试验的选择

4．5．2 正交试验方案及结果分析

第五章 结论

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况