地聚物-金刚石复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-05-06 14:10
作为一种新型绿色环保的碱激发胶凝材料,地聚物是当下最热门的研究方向之一。地聚物以活性硅铝酸盐为原料,在较低温度下,通过碱激发剂溶解出活性硅铝酸盐中的硅氧四面体和铝氧四面体,硅氧四面体和铝氧四面体通过缩聚反应形成聚合凝胶,通过脱水和干燥最终形成地聚物。本文研究了地聚物、地聚物-金刚石复合材料及其纤维增韧材料的制备、性能与反应机制;特别针对金刚石工具传统生产过程中需要高温烧结的局限性,利用地聚技术可以在非烧结情况下固化金刚石,有望为金刚石工具的制备提供更加环保和简捷的途径。在本研究中,首先以偏高岭石为主要固体原料,制备了不同碱激发剂模数的地聚物,通过时间与地聚合反应程度之间的关系,利用JMAK模型,得到了地聚合反应的Avrami指数（n）和生长速率（k）。研究发现,偏高岭石基地聚合反应可描述为一维扩散控制的反应,地聚合反应遵循板层状的增长机理;当碱激发剂模数为1.30时地聚合反应的反应程度达到最大值65.1%。同时,表征了不同碱激发剂模数地聚物的性能,研究发现碱激发剂模数为1.30时地聚物28d的抗压强度达到最大值33.5MPa;地聚物的凝胶主要以PS（[-Si-O-Al-O-]...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 地聚物概述
1.1.1 地聚物概念
1.1.2 地聚物反应机理
1.1.3 地聚物性能的影响因素
1.1.4 地聚物研究现状
1.2 金刚石工具
1.2.1 金刚石工具概念
1.2.2 金刚石工具的构成
1.2.3 陶瓷结合剂对金刚石工具性能的影响
1.2.4 金刚石工具研究现状
1.3 研究内容与意义
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究意义
2 实验
2.1 实验原料
2.1.1 偏高岭石
2.1.2 碱激发剂
2.1.3 金刚石
2.1.4 硅灰石
2.1.5 玻璃纤维
2.2 地聚物及复合材料制备工艺
2.3 样品表征
2.3.1 力学性能分析
2.3.2 密度和吸水率分析
2.3.3 体积稳定性分析
2.3.4 X射线衍射分析
2.3.5 扫描电子显微镜分析
2.3.6 傅立叶红外光谱分析
2.3.7 差热-热重分析
3 地聚物制备及聚合反应动力学
3.1 引言
3.2 地聚物制备实验
3.3 结果与讨论
3.3.1 地聚合反应动力学分析
3.3.2 抗压强度
3.3.3 XRD和 SEM-EDS分析
3.3.4 傅立叶红外光谱分析
3.3.5 地聚物密度分析
3.4 小结
4 地聚物-金刚石复合材料的制备与性能
4.1 引言
4.2 实验过程
4.3 结果与讨论
4.3.1 抗压强度
4.3.2 XRD和 SEM分析
4.3.3 吸水率
4.3.4 差热-热重分析和热学性能
4.4 小结
5 地聚物复合材料增韧实验及效果
5.1 引言
5.2 实验过程
5.3 结果与讨论
5.3.1 抗折强度
5.3.2 XRD和 SEM分析
5.3.3 纤维增韧机理分析
5.4 小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结温度对陶瓷结合剂金刚石砂轮性能的影响[J]. 秦增锋,尹育航,许鹏飞,刘凯. 硅酸盐通报. 2018(07)
[2]普通磨具用陶瓷结合剂研究进展[J]. 边华英,王学涛,李玉春,段爱萍,李桂,徐向荣,张昊. 佛山陶瓷. 2018(06)
[3]Na2O含量对金刚石砂轮用Na2O-SiO2-Al2O3-B2O3系陶瓷结合剂性能的影响[J]. 赵仕敬,王海龙,李剑,席耀辉,邵刚,许红亮,卢红霞,范冰冰,张锐. 机械工程材料. 2018(04)
[4]粉煤灰基聚合材料制备试验研究[J]. 武文芳,黄永鲜,袁露玲,易辉林,连明磊,李帅. 山东化工. 2018(04)
[5]无机溶胶陶瓷结合剂的制备与研究[J]. 常闯,万隆,李建伟,刘莹莹,洪秋,刘菊. 超硬材料工程. 2017(06)
[6]矿渣掺量及激发剂模数对偏高岭土基地聚物常温固化的影响[J]. 崔潮,彭晖,刘扬,张建仁,蔡春声,彭安银. 建筑材料学报. 2017(04)
[7]地质聚合物应用现状及前景展望[J]. 杨征. 当代化工. 2017(07)
[8]Na2O/SiO2摩尔比对粉煤灰-偏高岭土基秸秆地质聚合物复合材料热性能的影响[J]. 金漫彤,廖梦运,郑子丹,金赞芳. 高校化学工程学报. 2017(01)
[9]溶胶-原位凝胶法制备金刚石/LZAS系陶瓷结合剂砂轮的结构与性能[J]. 万隆,张磊欣,刘小磐,宋冬冬,胡伟达,周肖璇. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(06)
[10]超硬磨具纳米陶瓷结合剂研究进展[J]. 刘鑫鑫,刘世凯,邓士炜. 超硬材料工程. 2016(06)
硕士论文
[1]新型陶瓷刚玉磨具低温陶瓷结合剂的研究与制备[D]. 赵光涛.天津大学 2012
本文编号：3172061
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 地聚物概述
1.1.1 地聚物概念
1.1.2 地聚物反应机理
1.1.3 地聚物性能的影响因素
1.1.4 地聚物研究现状
1.2 金刚石工具
1.2.1 金刚石工具概念
1.2.2 金刚石工具的构成
1.2.3 陶瓷结合剂对金刚石工具性能的影响
1.2.4 金刚石工具研究现状
1.3 研究内容与意义
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究意义
2 实验
2.1 实验原料
2.1.1 偏高岭石
2.1.2 碱激发剂
2.1.3 金刚石
2.1.4 硅灰石
2.1.5 玻璃纤维
2.2 地聚物及复合材料制备工艺
2.3 样品表征
2.3.1 力学性能分析
2.3.2 密度和吸水率分析
2.3.3 体积稳定性分析
2.3.4 X射线衍射分析
2.3.5 扫描电子显微镜分析
2.3.6 傅立叶红外光谱分析
2.3.7 差热-热重分析
3 地聚物制备及聚合反应动力学
3.1 引言
3.2 地聚物制备实验
3.3 结果与讨论
3.3.1 地聚合反应动力学分析
3.3.2 抗压强度
3.3.3 XRD和 SEM-EDS分析
3.3.4 傅立叶红外光谱分析
3.3.5 地聚物密度分析
3.4 小结
4 地聚物-金刚石复合材料的制备与性能
4.1 引言
4.2 实验过程
4.3 结果与讨论
4.3.1 抗压强度
4.3.2 XRD和 SEM分析
4.3.3 吸水率
4.3.4 差热-热重分析和热学性能
4.4 小结
5 地聚物复合材料增韧实验及效果
5.1 引言
5.2 实验过程
5.3 结果与讨论
5.3.1 抗折强度
5.3.2 XRD和 SEM分析
5.3.3 纤维增韧机理分析
5.4 小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结温度对陶瓷结合剂金刚石砂轮性能的影响[J]. 秦增锋,尹育航,许鹏飞,刘凯. 硅酸盐通报. 2018(07)
[2]普通磨具用陶瓷结合剂研究进展[J]. 边华英,王学涛,李玉春,段爱萍,李桂,徐向荣,张昊. 佛山陶瓷. 2018(06)
[3]Na2O含量对金刚石砂轮用Na2O-SiO2-Al2O3-B2O3系陶瓷结合剂性能的影响[J]. 赵仕敬,王海龙,李剑,席耀辉,邵刚,许红亮,卢红霞,范冰冰,张锐. 机械工程材料. 2018(04)
[4]粉煤灰基聚合材料制备试验研究[J]. 武文芳,黄永鲜,袁露玲,易辉林,连明磊,李帅. 山东化工. 2018(04)
[5]无机溶胶陶瓷结合剂的制备与研究[J]. 常闯,万隆,李建伟,刘莹莹,洪秋,刘菊. 超硬材料工程. 2017(06)
[6]矿渣掺量及激发剂模数对偏高岭土基地聚物常温固化的影响[J]. 崔潮,彭晖,刘扬,张建仁,蔡春声,彭安银. 建筑材料学报. 2017(04)
[7]地质聚合物应用现状及前景展望[J]. 杨征. 当代化工. 2017(07)
[8]Na2O/SiO2摩尔比对粉煤灰-偏高岭土基秸秆地质聚合物复合材料热性能的影响[J]. 金漫彤,廖梦运,郑子丹,金赞芳. 高校化学工程学报. 2017(01)
[9]溶胶-原位凝胶法制备金刚石/LZAS系陶瓷结合剂砂轮的结构与性能[J]. 万隆,张磊欣,刘小磐,宋冬冬,胡伟达,周肖璇. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(06)
[10]超硬磨具纳米陶瓷结合剂研究进展[J]. 刘鑫鑫,刘世凯,邓士炜. 超硬材料工程. 2016(06)
硕士论文
[1]新型陶瓷刚玉磨具低温陶瓷结合剂的研究与制备[D]. 赵光涛.天津大学 2012
本文编号：3172061
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