粉煤灰制取活性硅酸钙及其塑料高填充改性研究

发布时间：2017-10-06 09:28

  本文关键词：粉煤灰制取活性硅酸钙及其塑料高填充改性研究

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【摘要】：本文首先对粉煤灰矿样进行物理化学特性研究,通过常压碱溶脱硅法制得硅酸钠溶液。再以制得硅酸钠为原料,加入生石灰制得硅酸钙粉体,探讨以粉煤灰为原料制备硅酸钙的较适宜工艺条件;对硅酸钙粉体进行尺寸分级处理,利用硅烷偶联剂表面活化处理后,填充到聚丙烯(PP)基体,探究活性硅酸钙粉体对PP性能的影响效果和机理;利用超临界二氧化碳(sc-CO_2)釜压法制备PP/活性硅酸钙发泡材料,探究硅酸钙填充量以及改性剂用量对PP发泡行为的影响。本文获得了以下主要结果:1.实验所用粉煤灰主要由莫来石与石英组成,其中二氧化硅含量接近50%,属于高硅型粉煤灰;粉煤灰碱溶脱硅法制备硅酸钠溶液,得到较适宜条件为:液固比10:1,反应时间4h,NaOH浓度40%,反应温度80°C,二氧化硅的溶出率达55.4%,氧化铝的溶出率仅为8%。2.硅酸钠溶液和石灰乳沉淀法制备硅酸钙粉体,该工艺较适宜条件为:温度90℃,恒温2.5h小时,搅拌速度控制在30r/s,可得到较纯硅酸钙粉体,硅酸钙硅呈多孔蜂窝状结构,具有较大的比表面积和沉降体积,应用到填充领域具有很大潜力。3.采用硅烷偶联剂KH550对硅酸钙粉体进行表面活性化,结果表明改性后表面由亲水性变为疏水性,改性后的硅酸钙经红外光谱分析和热性能分析,其表面确实存在有机吸收峰,热稳定性有所提高,改性效果较好。4.未表面活化处理的硅酸钙粉体和活化处理的硅酸钙粉体以不同的浓度填充到PP基体中,表明活化处理与填充量对PP的力学性能有较大的影响,且填充量为10%时效果最为明显。5.对PP/活性硅酸钙发泡行为的研究表明,未改性的PP/硅酸钙复合材料的可发性较差,填充量的增加对发泡不利;PP/改性硅酸钙复合材料的发泡效果优于未改性的PP/硅酸钙复合材料,改性剂的增加有利于复合材料的发泡,发泡倍率达到了3.5倍。
【关键词】：粉煤灰 碱浸 活性硅酸钙 聚丙烯
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ320.4;TQ132.32
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 粉煤灰的概述9-14
• 1.1.1 粉煤灰的形成过程9-10
• 1.1.2 粉煤灰的理化性质10-11
• 1.1.3 粉煤灰对环境的污染11-12
• 1.1.4 粉煤灰的资源化利用现状12-14
• 1.2 粉煤灰制备硅酸钙研究现状14-15
• 1.3 粉煤灰基硅酸钙的应用研究进展15-16
• 1.3.1 粉煤灰基硅酸钙在废水处理领域的研究15
• 1.3.2 粉煤灰基硅酸钙在造纸领域的研究15-16
• 1.3.3 粉煤灰基新型硅酸钙在橡塑填充领域的研究16
• 1.4 聚丙烯的填充改性16-19
• 1.4.1 填充改性聚丙烯研究进展17-18
• 1.4.2 填料的表面改性18-19
• 1.5 超临界CO_2法发泡技术19-20
• 1.5.1 超临界CO_2流体简介19-20
• 1.5.2 超临界CO_2发泡过程及原理20
• 1.6 本论文研究的目的和内容20-23
• 1.6.1 研究的目的和意义20-21
• 1.6.2 研究的内容和目标21-23
• 第二章 粉煤灰制备硅酸钙粉体及其性能的表征23-43
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-26
• 2.2.1 实验原料23-24
• 2.2.2 主要仪器和设备24-25
• 2.2.3 实验内容与方法25
• 2.2.4 分析与测试方法25-26
• 2.3 实验结果与讨论26-42
• 2.3.1 粉煤灰矿样的特性研究26-27
• 2.3.2 碱溶粉煤灰反应理论分析27-29
• 2.3.3 碱溶粉煤灰碱浓度对硅铝溶出率的影响29-30
• 2.3.4 碱溶粉煤灰时间对硅铝溶出率的影响30-31
• 2.3.5 碱溶粉煤灰液固比对硅铝溶出率的影响31-32
• 2.3.6 碱溶粉煤灰温度对硅铝溶出率的影响32-33
• 2.3.7 碱溶粉煤灰正交实验33-36
• 2.3.8 脱硅粉煤灰渣的表征36-37
• 2.3.9 硅酸钙制备的影响因素研究37-39
• 2.3.10 硅酸钙粉体的性能表征39-42
• 2.4 本章结论42-43
• 第三章 硅酸钙粉体的表面改性研究及其对PP填充性能影响研究43-57
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验部分44-48
• 3.2.1 实验原料44
• 3.2.2 实验仪器和设备44-45
• 3.2.3 实验内容和方法45-46
• 3.2.4 分析与测试方法46-47
• 3.2.5 硅酸钙的表面改性机理47-48
• 3.3 实验结果与讨论48-56
• 3.3.1 硅烷偶联剂对硅酸钙接触角的影响48
• 3.3.2 硅烷偶联剂对硅酸钙吸油值的影响48-49
• 3.3.3 改性前后硅酸钙的红外光谱分析49-50
• 3.3.4 改性硅酸钙的热稳定性分析50-51
• 3.3.5 改性硅酸钙填充量对复合材料拉伸强度的影响51-52
• 3.3.6 改性硅酸钙填充量对复合材料冲击强度的影响52-53
• 3.3.7 改性硅酸钙/PP复合材料冲击断面微观形貌53-55
• 3.3.8 硅酸钙/PP复合材料热稳定性分析55-56
• 3.4 本章结论56-57
• 第四章 聚丙烯/硅酸钙复合材料的发泡行为研究57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 实验部分57-61
• 4.2.1 实验原料57-58
• 4.2.2 实验仪器和设备58
• 4.2.3 实验内容和方法58-61
• 4.3 实验结果与讨论61-68
• 4.3.1 未改性硅酸钙对聚丙烯发泡材料泡孔形态的影响61-62
• 4.3.2 未改性硅酸钙对聚丙烯发泡材料泡孔结构参数的影响62-64
• 4.3.3 活性硅酸钙对聚丙烯发泡行为的影响64-66
• 4.3.4 活性硅酸钙对聚丙烯发泡材料泡孔结构参数的影响66-68
• 4.4 本章结论68-69
• 第五章 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 附录75-76

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1 蒲维;粉煤灰制取活性硅酸钙及其塑料高填充改性研究[D];贵州大学;2016年

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本文编号：982039