磷酸基地聚物杉木纖維復合材料的制備及其性能研究
發(fā)布時間：2021-09-02 19:28
地聚物作為一種新型膠凝材料,因其有著高抗壓強度、低收縮、不透水性、耐火性、抗凍性、耐腐蝕性等眾多優(yōu)點,被廣泛應用于建筑等領域。但作為無機材料,它具有脆性易裂的缺點,為克服其脆性缺陷,本課題使用農林剩余物杉木纖維作為增強材料,偏高嶺土為原料,磷酸為激發(fā)劑,制備了磷酸基地聚物杉木纖維復合材料。采用單因素實驗探究了不同影響因素對磷酸基地聚物復合材料性能的影響,得到了制備磷酸基地聚物復合材料的最優(yōu)條件;同時,用磷酸鉀替代部分磷酸制備了磷酸基地聚物復合材料,并對其性能進行了探討;最后,對復合材料的耐高溫性和耐久性能進行了初步研究。研究過程中借助于FTIR、XRD、SEM、TG等表征手段對地聚物復合材料進行了分析,得到結果如下:（1）通過單因素實驗探究,得到制備磷酸基地聚物復合材料的最優(yōu)制備條件為:H2O/Al2O3摩爾比為10、H3PO4/Al2O3摩爾比為2.0、纖維含量為10%、纖維目數為20-40目、養(yǎng)護溫度為60℃、養(yǎng)護制度為1-3-3...
【文章來源】：南寧師范大學廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數】：85 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Na+或K+平衡Al3+在進行Ⅳ配位時所產生的負電荷
南寧師范大學碩士學位論文6OOOOSiOOOAlOOOSiOOOSi磷酸基地質聚合物和堿基地質聚合物有著類似的三維網絡結構，不同的是，磷酸基地聚物的反應發(fā)生在二、三價金屬氧化物與磷酸或磷酸鹽溶液之間，堿基地聚物主要以-Si-O-Al-O-、-Si-O-Al-O-Si-O-和-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-鍵為基本結構單元存在，而磷酸基地聚物網絡結構中的硅部分或全部被磷取代，主要以-Al-O-P-、-Si-O-Al-O-P-和-Fe-O-P-為基本單元存在[18,19]，它的聚合結構模型如圖2-2所示：圖2-2磷酸基聚合反應模型圖[15]2.1.4地聚物的性能地聚物作為無機膠凝材料，由于其自身獨特的三維網絡結構，使得它在很多方面比高分子材料、水泥、陶瓷和金屬具有更加優(yōu)越的性能[1][20]。如：（1）強度高。地聚物有著優(yōu)異的力學性能，使它可與陶瓷、金屬等材料相媲美；詳細見表2-1[1]。表2-1地質聚合物與幾種材料的性能對比性能地聚物陶瓷普通水泥鋁合金玻璃密度（g/cm3）2.2~2.73.02.32.72.5抗拉強度（MPa）30~1901001.6~3.33060抗彎強度（MPa）40~210150~2005~10150~40070彈性模量（GPa））50200207070Poly(sialate-disiloxo)(-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-)PSDS型：
磷酸基地聚物杉木纖維復合材料的制備及其性能研究17受力彎曲到斷裂時它所能承受的壓力強度，用MPa表示。以靜曲強度為指標，測試磷酸基地聚物纖維復合材料，測試前先測量并記錄試樣的寬度、厚度和兩支座間距。寬度為模具的寬度即50mm；厚度在樣品中心和距樣品中心距10mm處測量，每邊各測一點，計算時采用三點算術平均值，精確至0.01mm，兩支座距離固定為120mm。本實驗參考標準GB/T17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》的測試方法[95]，使用WDW-M50型萬能試驗機（量程50kN）對復合材料進行靜曲強度測試。把試樣放在跨度為120mm的支架上，使所有樣品中心點均位于試驗機加荷輥正下方，使用微機控制萬能試驗機，以位移速率為1mm/min進行彎曲試驗以評估機械性能，如圖3-2所示。圖3-2靜曲強度測試示意圖記錄和分析得到的數值。計算公式：3Pmax×L2bh2σbw=（3-1）式中：σbw—靜曲強度（MPa）；Pmax—最大荷載（N）；L—兩支座間距；b—試件寬度；h—試件厚度（2）內結合強度測試內結合強度是反映材料內部結合的好壞，是指當樣品表面承受均勻分布的拉力直至被破壞時的抗拉能力，即垂直于表面的最大破壞力與樣品面積的比值，如圖3-3所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]地聚物基甘蔗渣纖維復合材料的制備及其抗凍性能研究[J]. 禤小欣,談建立,黃遠添,謝茂佳,鄭廣儉. 硅酸鹽通報. 2020(02)
[2]堿激發(fā)煤矸石-礦渣膠凝材料的性能和膠結機理[J]. 馬宏強,易成,陳宏宇,石晶,李為健,郭詠冬. 材料研究學報. 2018(12)
[3]3D打印地質聚合物材料的早期工作性研究[J]. 張大旺,王棟民. 混凝土世界. 2018(09)
[4]地聚物材料固化含砷廢渣抗凍融性能研究[J]. 王敬冬,羅中秋,周新濤,賈行偉,宋向榮,史桂杰. 硅酸鹽通報. 2018(02)
[5]地聚合物耐久性能研究進展及改善途徑[J]. 郭曉潞,伍亮,施惠生. 功能材料. 2017(10)
[6]纖維對地聚合物抗壓強度的影響研究[J]. 郭正超,宋坪恒,李健平,陳博,戴瑤瑤,祝珊. 硅酸鹽通報. 2017(09)
[7]地質聚合物的研究進展與應用[J]. 吳小緩,張楊,袁鵬,廖述聰. 硅酸鹽通報. 2016(12)
[8]地質聚合物基泡沫陶瓷材料的制備[J]. 李孟浩,盧都友,李款,劉賀,陳捷,許仲梓. 新型建筑材料. 2016(11)
[9]水用量對偏高嶺土基地聚合物微觀結構及反應過程的影響[J]. 李款,盧都友,李孟浩,陳賢瑞,許仲梓. 硅酸鹽學報. 2016(02)
[10]偏高嶺土基地聚合物泡沫混凝土的制備研究[J]. 黃濤,彭小芹,陳超衍. 廣東建材. 2015(08)
博士論文
[1]地質聚合物原位轉化NaA分子篩制備機理研究與應用[D]. 賀艷.廣西大學 2013
[2]磷酸基地質聚合物的反應機理與應用研究[D]. 劉樂平.廣西大學 2012
碩士論文
[1]磷酸基地質聚合物的結構演變及固化模擬核素研究[D]. 何流.西南科技大學 2019
[2]偏高嶺土基地質聚合物無機膜可控制備工藝及機理研究[D]. 劉菁.廣西大學 2015
[3]秸稈地聚物孔隙結構及界面改性研究[D]. 朱聰穎.浙江工業(yè)大學 2015
[4]粉煤灰/偏高嶺土地質聚合物材料的制備及其性能研究[D]. 朱國振.景德鎮(zhèn)陶瓷學院 2014
本文編號：3379595
【文章來源】：南寧師范大學廣西壯族自治區(qū)
【文章頁數】：85 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Na+或K+平衡Al3+在進行Ⅳ配位時所產生的負電荷
南寧師范大學碩士學位論文6OOOOSiOOOAlOOOSiOOOSi磷酸基地質聚合物和堿基地質聚合物有著類似的三維網絡結構，不同的是，磷酸基地聚物的反應發(fā)生在二、三價金屬氧化物與磷酸或磷酸鹽溶液之間，堿基地聚物主要以-Si-O-Al-O-、-Si-O-Al-O-Si-O-和-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-鍵為基本結構單元存在，而磷酸基地聚物網絡結構中的硅部分或全部被磷取代，主要以-Al-O-P-、-Si-O-Al-O-P-和-Fe-O-P-為基本單元存在[18,19]，它的聚合結構模型如圖2-2所示：圖2-2磷酸基聚合反應模型圖[15]2.1.4地聚物的性能地聚物作為無機膠凝材料，由于其自身獨特的三維網絡結構，使得它在很多方面比高分子材料、水泥、陶瓷和金屬具有更加優(yōu)越的性能[1][20]。如：（1）強度高。地聚物有著優(yōu)異的力學性能，使它可與陶瓷、金屬等材料相媲美；詳細見表2-1[1]。表2-1地質聚合物與幾種材料的性能對比性能地聚物陶瓷普通水泥鋁合金玻璃密度（g/cm3）2.2~2.73.02.32.72.5抗拉強度（MPa）30~1901001.6~3.33060抗彎強度（MPa）40~210150~2005~10150~40070彈性模量（GPa））50200207070Poly(sialate-disiloxo)(-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-)PSDS型：
磷酸基地聚物杉木纖維復合材料的制備及其性能研究17受力彎曲到斷裂時它所能承受的壓力強度，用MPa表示。以靜曲強度為指標，測試磷酸基地聚物纖維復合材料，測試前先測量并記錄試樣的寬度、厚度和兩支座間距。寬度為模具的寬度即50mm；厚度在樣品中心和距樣品中心距10mm處測量，每邊各測一點，計算時采用三點算術平均值，精確至0.01mm，兩支座距離固定為120mm。本實驗參考標準GB/T17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》的測試方法[95]，使用WDW-M50型萬能試驗機（量程50kN）對復合材料進行靜曲強度測試。把試樣放在跨度為120mm的支架上，使所有樣品中心點均位于試驗機加荷輥正下方，使用微機控制萬能試驗機，以位移速率為1mm/min進行彎曲試驗以評估機械性能，如圖3-2所示。圖3-2靜曲強度測試示意圖記錄和分析得到的數值。計算公式：3Pmax×L2bh2σbw=（3-1）式中：σbw—靜曲強度（MPa）；Pmax—最大荷載（N）；L—兩支座間距；b—試件寬度；h—試件厚度（2）內結合強度測試內結合強度是反映材料內部結合的好壞，是指當樣品表面承受均勻分布的拉力直至被破壞時的抗拉能力，即垂直于表面的最大破壞力與樣品面積的比值，如圖3-3所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]地聚物基甘蔗渣纖維復合材料的制備及其抗凍性能研究[J]. 禤小欣,談建立,黃遠添,謝茂佳,鄭廣儉. 硅酸鹽通報. 2020(02)
[2]堿激發(fā)煤矸石-礦渣膠凝材料的性能和膠結機理[J]. 馬宏強,易成,陳宏宇,石晶,李為健,郭詠冬. 材料研究學報. 2018(12)
[3]3D打印地質聚合物材料的早期工作性研究[J]. 張大旺,王棟民. 混凝土世界. 2018(09)
[4]地聚物材料固化含砷廢渣抗凍融性能研究[J]. 王敬冬,羅中秋,周新濤,賈行偉,宋向榮,史桂杰. 硅酸鹽通報. 2018(02)
[5]地聚合物耐久性能研究進展及改善途徑[J]. 郭曉潞,伍亮,施惠生. 功能材料. 2017(10)
[6]纖維對地聚合物抗壓強度的影響研究[J]. 郭正超,宋坪恒,李健平,陳博,戴瑤瑤,祝珊. 硅酸鹽通報. 2017(09)
[7]地質聚合物的研究進展與應用[J]. 吳小緩,張楊,袁鵬,廖述聰. 硅酸鹽通報. 2016(12)
[8]地質聚合物基泡沫陶瓷材料的制備[J]. 李孟浩,盧都友,李款,劉賀,陳捷,許仲梓. 新型建筑材料. 2016(11)
[9]水用量對偏高嶺土基地聚合物微觀結構及反應過程的影響[J]. 李款,盧都友,李孟浩,陳賢瑞,許仲梓. 硅酸鹽學報. 2016(02)
[10]偏高嶺土基地聚合物泡沫混凝土的制備研究[J]. 黃濤,彭小芹,陳超衍. 廣東建材. 2015(08)
博士論文
[1]地質聚合物原位轉化NaA分子篩制備機理研究與應用[D]. 賀艷.廣西大學 2013
[2]磷酸基地質聚合物的反應機理與應用研究[D]. 劉樂平.廣西大學 2012
碩士論文
[1]磷酸基地質聚合物的結構演變及固化模擬核素研究[D]. 何流.西南科技大學 2019
[2]偏高嶺土基地質聚合物無機膜可控制備工藝及機理研究[D]. 劉菁.廣西大學 2015
[3]秸稈地聚物孔隙結構及界面改性研究[D]. 朱聰穎.浙江工業(yè)大學 2015
[4]粉煤灰/偏高嶺土地質聚合物材料的制備及其性能研究[D]. 朱國振.景德鎮(zhèn)陶瓷學院 2014
本文編號：3379595
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