【摘要】：隨著國家把節(jié)能減排上升到國家戰(zhàn)略高度以及社會對節(jié)能減排認識的提高,建筑節(jié)能的保溫材料對性能的要求也逐漸提高。有機保溫材料本身存在的易燃缺陷,使不燃的多孔保溫材料的出現(xiàn)成為建筑類保溫材料發(fā)展的一大進步。本文基于建筑保溫材料易燃的現(xiàn)狀,從節(jié)約能源充分利用固體廢棄物出發(fā),制備輕質(zhì)、廉價、吸水率低、熱導(dǎo)率低的保溫材料。本文以固體廢棄物粉煤灰為主要原料,采用發(fā)泡法和溶膠凝膠注模法相結(jié)合的方法,制備熱導(dǎo)率低、較高強度、憎水的多孔粉煤灰保溫材料。首先對漿料發(fā)泡體系進行了研究,通過對泡沫產(chǎn)生、衰變以及穩(wěn)定機理、發(fā)泡體系、凝膠體系以及坯體干燥和高溫處理工藝的研究,結(jié)果表明機械發(fā)泡法制得的多孔坯體,孔徑分布比較均勻孔徑較小在幾百微米的范圍更適宜制備多孔粉煤灰保溫材料;當(dāng)發(fā)泡劑k12的含量是漿料的0.5wt%,穩(wěn)泡劑CMC的含量是漿料的0.2wt%,漿料粘度低的固相含量,發(fā)泡效果好;明膠質(zhì)量分數(shù)為5%,凝膠時間約為50min,明膠作為凝膠劑較好的實現(xiàn)了原位凝固。針對多孔粉煤灰材料燒結(jié)溫度高、成型差和強度低等問題,進一步研究了原料配比、固含量、明膠含量、燒結(jié)溫度、燒結(jié)助劑以及漿料泡沫含量對多孔粉煤灰保溫材料的影響,結(jié)果表明在原料配比粉煤灰與硅藻土5:1、固含量45wt%、明膠含量5wt%,燒結(jié)溫度在950°C、燒結(jié)助劑水玻璃4wt%,泡沫添加量20~30%制備的多孔粉煤灰材料表觀密度在0.28~0.30 g/cm3之間,熱導(dǎo)率在0.06~0.07 W/(m?K)之間,抗壓強度在0.5~0.6MPa之間,孔隙率在85%以上,孔徑在1μm~1mm之間。針對制備出來的多孔粉煤灰材料開孔孔隙率大,強度不高,吸水率高等問題,采用添加空心�；⒅閬韺Ψ勖夯叶嗫撞牧线M行增強,具有既增強其力學(xué)性能又降低了其吸水率的多重效果。在添加20%空心微珠增強后其抗壓強度提高到了0.7~0.75MPa之間,熱導(dǎo)率在0.055~0.065 W/(m?K)之間。通過用有機硅對多孔粉煤灰材料防水處理,其吸水率從200%下降到了10%之內(nèi),而其保溫性能基本不受影響。最終制得的增強憎水多孔粉煤灰材料,熱導(dǎo)率在0.055~0.065 W/(m?K)之間,壓縮強度在0.7~0.75MPa之間,孔隙率在85%以上,孔徑在10nm~1mm之間,吸水率降至10%以內(nèi),各項性能滿足無機保溫材料要求。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文部分很難形成對流、流通（通孔結(jié)構(gòu)除外），多孔材料內(nèi)部對流換熱比例很小，故熱對流對熱量傳遞貢獻很小，可忽略不計。熱傳導(dǎo)是材料介質(zhì)內(nèi)部的傳熱現(xiàn)象，對于無機多孔保溫材料包含氣體和固體兩種傳熱介質(zhì)，如圖 1-1 是無機多孔材料保溫隔熱示意圖。熱量 Q 從高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞時，由于多孔材料內(nèi)部復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，能量以固固、固氣、氣固、氣氣等方式在材料內(nèi)部的固氣兩相間傳熱，熱量傳遞的總路徑變遠，，傳熱速率減��；而另一方面，常溫下多孔材料內(nèi)部氣體的熱導(dǎo)率是 0.0257W/(m K)，遠小于多孔材料固相部分的熱導(dǎo)率（不低于 1W/(m K)），因此熱量傳導(dǎo)速率顯著減慢，熱導(dǎo)率也明顯減小，當(dāng)?shù)陀?0.12W/(m K)時可作為保溫隔熱材料[29,30]。

圖 1-2 斷裂表面的微觀結(jié)構(gòu)的掃描圖片[51]I-a 是以 Al2O3為添加劑；II-a 是以 Al(OH)3為添加劑1.5 凝膠注模與其他工藝結(jié)合研究目前制備多孔無機保溫材料的方法有很多，如表 1-1 對比六種制備方法可知的一種工藝存在局限性如高孔隙率、孔徑大小可控、強度高、成本低等不能兼此將多種工藝結(jié)合起來，制成綜合性能優(yōu)良的多孔材料是目前研究的方向。近年來，凝膠注模成型工藝得到了快速發(fā)展，研究其通過與其他制備多孔材藝結(jié)合得到了綜合性能優(yōu)良的多孔材料。凝膠注模的工藝原理是[52-54]:在高固流動性好的漿料中的大分子單體經(jīng)引發(fā)聚合成大分子鏈，大分子鏈與固體顆聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到多孔坯體，經(jīng)脫模、干燥和燒結(jié)去除有機物即可得到多孔，凝膠注模工藝原理的示意圖如圖 1-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34

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本文編號：2647193