新型耐高温高强度磷酸盐胶凝材料的制备及性能研究

摘要

截止目前，胶凝剂应用最多的主要有两种，一种是以黏土为代表的胶凝剂;一种是以硅酸盐无机粘结剂为主的胶凝剂。前者由于效率低下，切需要掺加煤，会对环境造成污染，后者由于溃散性差，易老化，难除去等因素，无法大面积推广。此时急需一种新型无机胶凝材料作为代替。磷酸盐由于具有无毒、无味、无公害等优点而倍受关注。湖北工业大学冶铸新材料研究所的张友寿、夏露、黄晋等教授对磷酸盐粘结剂的推广应用做了大量的研究工作，他们通过向铝磷酸盐粘结剂中分别加入硼酸和碳酸镁等改性剂，不仅使铝磷酸盐自硬砂的抗吸湿性能得到了显著提高，也大大改善了铝磷酸盐粘结剂的存放稳定性。
　　本文以H3PO4、 H3PO4-Al2O3、H3PO4-Al(OH)3系为基础分别通过掺加填料Al2O3、固化剂ZnO、MgO。研究了磷酸盐胶凝材料的固化工艺，剪切强度、耐热性等性能。通过对比发现，MgO固化剂最活泼，得到的磷酸盐胶凝剂各项性能也较好。通过扫描电镜对磷酸盐微观形貌进行了观察，并进行了机理分析。
　　本论文还重点研究了磷酸盐胶凝材料的基料配方、磷酸盐胶凝材料配方对其固化时间，固化温度，剪切强度，耐高温性能的影响，在此基础上考察了以部分低温燃烧合成法制备的磷酸盐胶凝材料代替普通粉体作为制备磷酸盐胶凝材料性能的变化，实验结果表明通过调整基料，填料，固化剂的比列可以得到性能良好的磷酸盐胶凝材料。

目录

摘要

1．1 研究背景及课题意义

1．2 磷酸盐粘结剂国内外发展现状

1．3 研究磷酸盐粘结剂的意义

1．4 磷酸盐胶凝材料的概况

1．4．1 基料

1．4．2 填料

1．4．3 固化剂

1．4．4 其他成分

1．5 磷酸盐胶凝材料的应用现状

1．5．1 在耐火材料方面

1．5．2 在涂料方面的应用

1．5．3 在密封修补和设备维修方面的应用

1．5．4 在陶瓷和复合材料方面的应用

1．5．5 在铸造方面的应用

1．5．6 在军事领域的应用

1．6 课题研究的主要内容

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂及主要仪器

2．2．2 制备方法

2．2．2 性能测试与表征

2．3 结果与讨论

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 实验试剂及主要仪器

3．3 磷酸盐胶凝材料的制备

3．4 磷酸盐胶凝材料的性能影响因素的研究

3．5 基料

3．6 实验方法

3．6．2 H3PO4-Al2O3基料体系及固化体系的研究

3．6．4 H3PO4与Al(OH)3基料体系与固化体系的研究

3．6．5 磷酸盐胶凝材料剪切强度的测试方法

3．6．6 TG-DTA和IR测试方法

3．7 结果与讨论

3．8 本章小结

第4章 磷酸盐胶凝材料固化工艺性能研究

4．1 胶凝剂及固化工艺

4．1．1 无固化剂的胶凝剂固化工艺

4．1．2 Al(OH)3对胶凝剂固化工艺的影响

4．1．3 ZnO对胶凝剂固化工艺的影响

4．1．4 MgO对胶凝剂固化工艺的影响

4．2 胶凝剂的力学性能

4．2．2 ZnO和MgO对胶凝剂力学性能的影响

4．3 胶凝剂耐热性能

4．3．2 ZnO和MgO对胶凝剂耐热性能的影响

4．4 胶凝剂晶体结构的表征

4．4．2 ZnO和MgO对胶凝剂晶体结构的影响

4．5 高温处理胶凝剂的晶体结构变化

4．5．1 无固化剂的胶凝剂的晶体结构变化

4．5．2 Al(OH)3对胶凝剂晶体结构的影响

4．5．3 ZnO对胶凝剂晶体结构的影响

4．5．4 MgO对胶凝剂的晶体结构影响

4．6 高温处理胶凝剂SEM分析

4．6．1 无固化剂的胶凝剂热处理SEM

4．6．3 ZnO胶凝剂热处理SEM

4．6．4 MgO胶凝剂热处理SEM

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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