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《江西理工大学》 2011年
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粉煤灰—偏高岭石基矿物聚合材料的合成及聚合反应机理

施芳  
【摘要】:尾矿与工业固废粉煤灰的堆存不仅占用大量土地,且在一定程度上威胁了环境及生态平衡。本研究针对此现象,对粉煤灰与钨尾矿的资源化利用进行了实验探索,以实现资源的可持续发展。 本实验采用粉煤灰取代部分偏高岭石,以片碱与钠水玻璃组合作为碱激发剂,在常温下合成了粉煤灰-偏高岭石基矿物聚合材料。通过一个四因素四水平的正交实验,采用直观分析与极差分析得出了各因素对材料不同龄期的抗折强度的影响顺序:NaOH浓度固液比水玻璃占液相含量粉煤灰掺量。验证实验结果显示最佳配比:粉煤灰掺量为30%、NaOH浓度为12mol/L、固液比为4.5、水玻璃占液相含量为65%。红外分析表明原料中规则的Si—O和Al—O结构通过反应形成了Si—O—Al聚合结构;X射线衍射结果表明产物铝硅酸盐凝胶相在结构上呈非晶质至半晶质。 对于不同固液比,IR结果表明原料发生聚合反应的程度不同,XRD结果表明硅铝酸盐凝胶相含量存在差异。当未掺骨料时,纯偏高岭石基聚合材料的最佳固液比为1.1,纯粉煤灰基聚合材料的最佳固液比为2.75,粉煤灰-偏高岭石基矿物聚合材料的最佳固液比为1.7。 在确定固液比的基础上,继续探讨了粉煤灰掺量对聚合反应机理的影响。IR与XRD显示纯偏高岭石基聚合材料的水化过程较慢,生成了少量的非晶态凝胶相;SEM显示仍有大部分原料未参与到反应中,影响了强度的发展。对于纯粉煤灰基矿物聚合材料,IR与XRD表明强度发展不快,产生的胶凝相较少;SEM显示硅铝酸盐凝胶产物结构不致密。对于粉煤灰-偏高岭石基矿物聚合材料,IR与XRD表明水化反应进行很快,早期产生的凝胶基体相很多。当粉煤灰掺量为20%与30%时,所生成的凝胶基体相是最多的。粉煤灰掺量为30%时,SEM显示硅铝酸盐凝胶产物在结构上很连续致密;粉煤灰掺量为50%时,SEM显示过多的粉煤灰减缓了水化反应,产物基体很脆。最终结果为:粉煤灰与偏高岭石之间存在协同效应,共同促进材料的聚合反应。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU528.041

【参考文献】
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