磷酸基地聚物杉木纤维复合材料的制备及其性能研究
发布时间：2021-09-02 19:28
地聚物作为一种新型胶凝材料,因其有着高抗压强度、低收缩、不透水性、耐火性、抗冻性、耐腐蚀性等众多优点,被广泛应用于建筑等领域。但作为无机材料,它具有脆性易裂的缺点,为克服其脆性缺陷,本课题使用农林剩余物杉木纤维作为增强材料,偏高岭土为原料,磷酸为激发剂,制备了磷酸基地聚物杉木纤维复合材料。采用单因素实验探究了不同影响因素对磷酸基地聚物复合材料性能的影响,得到了制备磷酸基地聚物复合材料的最优条件;同时,用磷酸钾替代部分磷酸制备了磷酸基地聚物复合材料,并对其性能进行了探讨;最后,对复合材料的耐高温性和耐久性能进行了初步研究。研究过程中借助于FTIR、XRD、SEM、TG等表征手段对地聚物复合材料进行了分析,得到结果如下:（1）通过单因素实验探究,得到制备磷酸基地聚物复合材料的最优制备条件为:H2O/Al2O3摩尔比为10、H3PO4/Al2O3摩尔比为2.0、纤维含量为10%、纤维目数为20-40目、养护温度为60℃、养护制度为1-3-3...
【文章来源】：南宁师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Na+或K+平衡Al3+在进行Ⅳ配位时所产生的负电荷
南宁师范大学硕士学位论文6OOOOSiOOOAlOOOSiOOOSi磷酸基地质聚合物和碱基地质聚合物有着类似的三维网络结构，不同的是，磷酸基地聚物的反应发生在二、三价金属氧化物与磷酸或磷酸盐溶液之间，碱基地聚物主要以-Si-O-Al-O-、-Si-O-Al-O-Si-O-和-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-键为基本结构单元存在，而磷酸基地聚物网络结构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-为基本单元存在[18,19]，它的聚合结构模型如图2-2所示：图2-2磷酸基聚合反应模型图[15]2.1.4地聚物的性能地聚物作为无机胶凝材料，由于其自身独特的三维网络结构，使得它在很多方面比高分子材料、水泥、陶瓷和金属具有更加优越的性能[1][20]。如：（1）强度高。地聚物有着优异的力学性能，使它可与陶瓷、金属等材料相媲美；详细见表2-1[1]。表2-1地质聚合物与几种材料的性能对比性能地聚物陶瓷普通水泥铝合金玻璃密度（g/cm3）2.2~2.73.02.32.72.5抗拉强度（MPa）30~1901001.6~3.33060抗弯强度（MPa）40~210150~2005~10150~40070弹性模量（GPa））50200207070Poly(sialate-disiloxo)(-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-)PSDS型：
磷酸基地聚物杉木纤维复合材料的制备及其性能研究17受力弯曲到断裂时它所能承受的压力强度，用MPa表示。以静曲强度为指标，测试磷酸基地聚物纤维复合材料，测试前先测量并记录试样的宽度、厚度和两支座间距。宽度为模具的宽度即50mm；厚度在样品中心和距样品中心距10mm处测量，每边各测一点，计算时采用三点算术平均值，精确至0.01mm，两支座距离固定为120mm。本实验参考标准GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的测试方法[95]，使用WDW-M50型万能试验机（量程50kN）对复合材料进行静曲强度测试。把试样放在跨度为120mm的支架上，使所有样品中心点均位于试验机加荷辊正下方，使用微机控制万能试验机，以位移速率为1mm/min进行弯曲试验以评估机械性能，如图3-2所示。图3-2静曲强度测试示意图记录和分析得到的数值。计算公式：3Pmax×L2bh2σbw=（3-1）式中：σbw—静曲强度（MPa）；Pmax—最大荷载（N）；L—两支座间距；b—试件宽度；h—试件厚度（2）内结合强度测试内结合强度是反映材料内部结合的好坏，是指当样品表面承受均匀分布的拉力直至被破坏时的抗拉能力，即垂直于表面的最大破坏力与样品面积的比值，如图3-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地聚物基甘蔗渣纤维复合材料的制备及其抗冻性能研究[J]. 禤小欣,谈建立,黄远添,谢茂佳,郑广俭. 硅酸盐通报. 2020(02)
[2]碱激发煤矸石-矿渣胶凝材料的性能和胶结机理[J]. 马宏强,易成,陈宏宇,石晶,李为健,郭咏冬. 材料研究学报. 2018(12)
[3]3D打印地质聚合物材料的早期工作性研究[J]. 张大旺,王栋民. 混凝土世界. 2018(09)
[4]地聚物材料固化含砷废渣抗冻融性能研究[J]. 王敬冬,罗中秋,周新涛,贾行伟,宋向荣,史桂杰. 硅酸盐通报. 2018(02)
[5]地聚合物耐久性能研究进展及改善途径[J]. 郭晓潞,伍亮,施惠生. 功能材料. 2017(10)
[6]纤维对地聚合物抗压强度的影响研究[J]. 郭正超,宋坪恒,李健平,陈博,戴瑶瑶,祝珊. 硅酸盐通报. 2017(09)
[7]地质聚合物的研究进展与应用[J]. 吴小缓,张杨,袁鹏,廖述聪. 硅酸盐通报. 2016(12)
[8]地质聚合物基泡沫陶瓷材料的制备[J]. 李孟浩,卢都友,李款,刘贺,陈捷,许仲梓. 新型建筑材料. 2016(11)
[9]水用量对偏高岭土基地聚合物微观结构及反应过程的影响[J]. 李款,卢都友,李孟浩,陈贤瑞,许仲梓. 硅酸盐学报. 2016(02)
[10]偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究[J]. 黄涛,彭小芹,陈超衍. 广东建材. 2015(08)
博士论文
[1]地质聚合物原位转化NaA分子筛制备机理研究与应用[D]. 贺艳.广西大学 2013
[2]磷酸基地质聚合物的反应机理与应用研究[D]. 刘乐平.广西大学 2012
硕士论文
[1]磷酸基地质聚合物的结构演变及固化模拟核素研究[D]. 何流.西南科技大学 2019
[2]偏高岭土基地质聚合物无机膜可控制备工艺及机理研究[D]. 刘菁.广西大学 2015
[3]秸秆地聚物孔隙结构及界面改性研究[D]. 朱聪颖.浙江工业大学 2015
[4]粉煤灰/偏高岭土地质聚合物材料的制备及其性能研究[D]. 朱国振.景德镇陶瓷学院 2014
本文编号：3379595
【文章来源】：南宁师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Na+或K+平衡Al3+在进行Ⅳ配位时所产生的负电荷
南宁师范大学硕士学位论文6OOOOSiOOOAlOOOSiOOOSi磷酸基地质聚合物和碱基地质聚合物有着类似的三维网络结构，不同的是，磷酸基地聚物的反应发生在二、三价金属氧化物与磷酸或磷酸盐溶液之间，碱基地聚物主要以-Si-O-Al-O-、-Si-O-Al-O-Si-O-和-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-键为基本结构单元存在，而磷酸基地聚物网络结构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-为基本单元存在[18,19]，它的聚合结构模型如图2-2所示：图2-2磷酸基聚合反应模型图[15]2.1.4地聚物的性能地聚物作为无机胶凝材料，由于其自身独特的三维网络结构，使得它在很多方面比高分子材料、水泥、陶瓷和金属具有更加优越的性能[1][20]。如：（1）强度高。地聚物有着优异的力学性能，使它可与陶瓷、金属等材料相媲美；详细见表2-1[1]。表2-1地质聚合物与几种材料的性能对比性能地聚物陶瓷普通水泥铝合金玻璃密度（g/cm3）2.2~2.73.02.32.72.5抗拉强度（MPa）30~1901001.6~3.33060抗弯强度（MPa）40~210150~2005~10150~40070弹性模量（GPa））50200207070Poly(sialate-disiloxo)(-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-)PSDS型：
磷酸基地聚物杉木纤维复合材料的制备及其性能研究17受力弯曲到断裂时它所能承受的压力强度，用MPa表示。以静曲强度为指标，测试磷酸基地聚物纤维复合材料，测试前先测量并记录试样的宽度、厚度和两支座间距。宽度为模具的宽度即50mm；厚度在样品中心和距样品中心距10mm处测量，每边各测一点，计算时采用三点算术平均值，精确至0.01mm，两支座距离固定为120mm。本实验参考标准GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》的测试方法[95]，使用WDW-M50型万能试验机（量程50kN）对复合材料进行静曲强度测试。把试样放在跨度为120mm的支架上，使所有样品中心点均位于试验机加荷辊正下方，使用微机控制万能试验机，以位移速率为1mm/min进行弯曲试验以评估机械性能，如图3-2所示。图3-2静曲强度测试示意图记录和分析得到的数值。计算公式：3Pmax×L2bh2σbw=（3-1）式中：σbw—静曲强度（MPa）；Pmax—最大荷载（N）；L—两支座间距；b—试件宽度；h—试件厚度（2）内结合强度测试内结合强度是反映材料内部结合的好坏，是指当样品表面承受均匀分布的拉力直至被破坏时的抗拉能力，即垂直于表面的最大破坏力与样品面积的比值，如图3-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地聚物基甘蔗渣纤维复合材料的制备及其抗冻性能研究[J]. 禤小欣,谈建立,黄远添,谢茂佳,郑广俭. 硅酸盐通报. 2020(02)
[2]碱激发煤矸石-矿渣胶凝材料的性能和胶结机理[J]. 马宏强,易成,陈宏宇,石晶,李为健,郭咏冬. 材料研究学报. 2018(12)
[3]3D打印地质聚合物材料的早期工作性研究[J]. 张大旺,王栋民. 混凝土世界. 2018(09)
[4]地聚物材料固化含砷废渣抗冻融性能研究[J]. 王敬冬,罗中秋,周新涛,贾行伟,宋向荣,史桂杰. 硅酸盐通报. 2018(02)
[5]地聚合物耐久性能研究进展及改善途径[J]. 郭晓潞,伍亮,施惠生. 功能材料. 2017(10)
[6]纤维对地聚合物抗压强度的影响研究[J]. 郭正超,宋坪恒,李健平,陈博,戴瑶瑶,祝珊. 硅酸盐通报. 2017(09)
[7]地质聚合物的研究进展与应用[J]. 吴小缓,张杨,袁鹏,廖述聪. 硅酸盐通报. 2016(12)
[8]地质聚合物基泡沫陶瓷材料的制备[J]. 李孟浩,卢都友,李款,刘贺,陈捷,许仲梓. 新型建筑材料. 2016(11)
[9]水用量对偏高岭土基地聚合物微观结构及反应过程的影响[J]. 李款,卢都友,李孟浩,陈贤瑞,许仲梓. 硅酸盐学报. 2016(02)
[10]偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究[J]. 黄涛,彭小芹,陈超衍. 广东建材. 2015(08)
博士论文
[1]地质聚合物原位转化NaA分子筛制备机理研究与应用[D]. 贺艳.广西大学 2013
[2]磷酸基地质聚合物的反应机理与应用研究[D]. 刘乐平.广西大学 2012
硕士论文
[1]磷酸基地质聚合物的结构演变及固化模拟核素研究[D]. 何流.西南科技大学 2019
[2]偏高岭土基地质聚合物无机膜可控制备工艺及机理研究[D]. 刘菁.广西大学 2015
[3]秸秆地聚物孔隙结构及界面改性研究[D]. 朱聪颖.浙江工业大学 2015
[4]粉煤灰/偏高岭土地质聚合物材料的制备及其性能研究[D]. 朱国振.景德镇陶瓷学院 2014
本文编号：3379595
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