氧化镁基调湿材料的研究与应用

发布时间：2017-07-03 15:15

  本文关键词：氧化镁基调湿材料的研究与应用

  更多相关文章： 硅藻土 海泡石 孔结构 吸放湿性能 镁基胶凝材料 物理发泡 抗压强度 导热系数

【摘要】：本文以氧化镁为主要原料,采用物理发泡技术,通过添加改性矿物材料,加水混合成浆体后浇注成型,获得氧化镁基复合调湿材料。首先对具有吸放湿特性的矿物材料进行改性,并对改性后矿物材料的微观形貌、比表面积、孔容、孔径及吸放湿特性的变化规律进行分析。然后以轻质氧化镁为主要原料,磷酸二氢钾为激发剂,硼酸为缓凝剂,通过物理、化学发泡法制备氧化镁基多孔材料。采用单一变量法探究了发泡剂种类及掺量、原料配比(M/P)对氧化镁基多孔材料物理性能的影响。最后通过添加改性矿物材料,制备出氧化镁基复合调湿材料,研究改性矿物材料种类及添加量对复合材料物理性能和吸放湿量大小和速度的影响。具体研究内容和实验结果如下:(1)本文选用吸湿性能较好的硅藻土和海泡石为研究对象,通过酸浸-焙烧对硅藻土、海泡石进行改性,并用XRD、XPS、FT-IR、SEM、孔隙比表面分析仪对样品进行分析表征。研究了酸浸、焙烧对硅藻土和海泡石比表面积、孔结构及吸放湿性能的影响。探讨了硅藻土、海泡石的调湿机理。结果表明:酸浸、焙烧改变了硅藻土、海泡石的比表面积及孔结构。硅藻土、海泡石的结构和表面性质是决定其吸放湿能力的两大因素。经过酸浸-焙烧的硅藻土,吸湿率可成倍增加。海泡石经酸浸后,孔道中的方解石等杂质被溶解,其吸湿率可达到1.018%。(2)通过物理、化学发泡法制备氧化镁基多孔材料。采用单一变量法探究了发泡剂种类及掺量、原料配比(M/P)对氧化镁基多孔材料物理性能的影响。结果表明:在室温条件下,选用来源广泛、制备工艺简单的轻质氧化镁为主要原料,磷酸二氢钾为激发剂,硼酸为缓凝剂,采用物理、化学发泡的方法可以制备出孔径大小分布不同的多孔氧化镁基材料。材料的性能与其体积密度及气孔率密切相关。当以复合发泡剂F4为发泡剂,加入量为0.75%、M/P为4/1、硼酸掺量为10%、水灰比为0.90时,可制得体积密度为490kg/m3、导热系数为0.1725W/(m·K)、抗压强度为0.304MPa的多孔材料。(3)以磷酸镁胶凝材料为主要原料,采用物理发泡技术,通过添加改性矿物材料,加水混合成浆体后浇注成型,获得多孔氧化镁基复合调湿材料。研究改性矿物材料种类及添加量对复合材料力学性能、热性能及吸放湿量大小和速度的影响,并表征氧化镁基体中孔结构。结果表明:硅藻土、海泡石可以均匀地分布在氧化镁基复合调湿材料中,当改性矿物材料的掺加量为20%时,可制备出导热系数为0.1362W/(m·K)、抗压强度为0.568MPa、饱和吸湿量为3.1529g(85%RH)、饱和放湿量为2.8581g(25%RH)的复合调湿材料,其在较高的湿度在表现出好的吸湿性能。
【关键词】：硅藻土 海泡石 孔结构 吸放湿性能 镁基胶凝材料 物理发泡 抗压强度 导热系数
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 引言13-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题的研究背景及意义14
• 1.2 调湿材料的概述14-19
• 1.2.1 调湿材料的研究现状14-16
• 1.2.2 无机矿物类调湿材料16-17
• 1.2.3 无机矿物的改性方法17-19
• 1.2.3.1 擦洗法17-18
• 1.2.3.2 酸浸法18
• 1.2.3.3 焙烧法18
• 1.2.3.4 其他改性方法18-19
• 1.3 多孔镁基材料的研究19-21
• 1.3.1 磷酸镁胶凝材料19-20
• 1.3.2 发泡材料20-21
• 1.4 本课题研究的内容21-23
• 第二章 实验内容及研究方法23-30
• 2.1 实验材料23-25
• 2.1.1 无机矿物原料23
• 2.1.2 实验仪器与试剂23-25
• 2.2 实验过程25-26
• 2.2.1 无机矿物的改性25-26
• 2.2.1.1 酸浸25
• 2.2.1.2 焙烧25-26
• 2.2.2 多孔镁基材料的制备26
• 2.2.2.1 泡沫预制26
• 2.2.2.2 浆体制备26
• 2.2.2.3 注模26
• 2.2.3 多孔镁基复合调湿材料的制备26
• 2.3 研究方法26-30
• 2.3.1 DSC-TG热分析26-27
• 2.3.2 XRD物相分析27
• 2.3.3 XPS元素分析27
• 2.3.4 红外光谱分析27
• 2.3.5 表面形貌分析27
• 2.3.6 矿物孔结构分析27-28
• 2.3.7 镁基多孔材料分析28
• 2.3.7.1 性能测试28
• 2.3.7.2 体积密度28
• 2.3.7.3 气孔率28
• 2.3.7.4 孔结构分析28
• 2.3.8 吸放湿性能测试28-30
• 2.3.8.1 吸湿试验29
• 2.3.8.2 放湿试验29-30
• 第三章 改性对无机矿物孔结构及调湿性能的影响30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 酸浸-焙烧对硅藻土孔结构及吸放湿性能的影响30-40
• 3.2.1 酸浓度对硅藻土吸湿率的影响30-31
• 3.2.2 DSC-TG热分析31
• 3.2.3 XRD物相分析31-32
• 3.2.4 XPS元素分析32-34
• 3.2.5 红外光谱34
• 3.2.6 表面形貌34-35
• 3.2.7 氮气吸附-脱附曲线及孔结构35-38
• 3.2.8 酸浸、焙烧对吸放湿性能的影响38-39
• 3.2.9 硅藻土调湿机理39-40
• 3.3 酸浸-焙烧对海泡石孔结构及吸放湿性能的影响40-49
• 3.3.1 酸浓度对海泡石吸湿率的影响40
• 3.3.2 XRD物相分析40-41
• 3.3.3 XPS元素分析41-42
• 3.3.4 红外光谱分析42-43
• 3.3.5 表面形貌分析43-44
• 3.3.6 氮气吸附-脱附曲线及孔结构分析44-47
• 3.3.7 酸浸、焙烧对吸放湿性能的影响47-48
• 3.3.8 海泡石调湿机理分析48-49
• 3.3.8.1 表面吸附48-49
• 3.3.8.2 毛细管凝聚作用49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 氧化镁基多孔材料的制备及性能50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 发泡剂种类对多孔材料的影响50-54
• 4.2.1 XRD物相分析50-51
• 4.2.2 多孔材料的性能51-52
• 4.2.3 宏观孔结构分析52-53
• 4.2.4 SEM形貌分析53-54
• 4.3 发泡剂掺量对多孔材料的影响54-56
• 4.3.1 表面形貌54
• 4.3.2 体积密度及气孔率54-55
• 4.3.3 平均孔径及孔径分布55
• 4.3.4 多孔材料的性能55-56
• 4.4 原料配比M/P对多孔材料的影响56-59
• 4.4.1 XRD物相分析56-57
• 4.4.2 体积密度及气孔率57-58
• 4.4.3 平均孔径及孔径分布58
• 4.4.4 多孔材料的性能58-59
• 4.5 发泡材料机理及性能分析59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 氧化镁基复合调湿材料的研究60-67
• 5.1 引言60
• 5.2 无机矿物种类对复合材料的影响60-63
• 5.2.1 XRD物相分析60-61
• 5.2.2 复合材料微观形貌61-62
• 5.2.3 复合材料的宏观形貌62
• 5.2.4 复合材料的性质62-63
• 5.2.5 复合材料的调湿性能63
• 5.3 无机矿物掺量对复合材料的影响63-66
• 5.3.1 矿物掺量对材料力学及热性能的影响63-64
• 5.3.2 矿物掺量对材料调湿性能的影响64-65
• 5.3.3 复合材料的调湿性能65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 作者简介及读研期间的主要科研成果76

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本文编号：514151