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《华中科技大学》 2013年
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微波硬化水玻璃砂表面抗湿强化研究

刘富初  
【摘要】:微波加热硬化水玻璃砂能充分发挥水玻璃的粘结效率,具有水玻璃加入量低、强度高、硬化时间短、旧砂溃散及再生回用性好、清洁生产等一系列优势,但其应用的主要难题是微波加热硬化水玻璃砂具有极强的吸湿性。因此,研究微波硬化水玻璃砂的吸湿机理和提高微波硬化水玻璃砂的抗吸湿性,对微波硬化水玻璃砂的工业应用具有重要的意义。 本文从微波硬化水玻璃砂的产物对吸湿性的影响和钠离子配位化合物的化学原理方面对微波硬化水玻璃砂的吸湿机理进行了分析,其中起吸湿作用的主要物质是Na_2SiO_3·5H_2O和Na_2Si_2O_5,理论上微波硬化水玻璃砂可以吸收19个结晶水;对比分析了用微波硬化水玻璃砂的吸湿率、抗压强度和表面安定性等指标来评价水玻璃砂抗湿性的优缺点,确定了以水玻璃砂抗压强度为主,吸湿率为辅的评价指标来衡量微波硬化水玻璃砂的抗吸湿能力。 针对微波加热硬化水玻璃砂吸湿性强的难题,开发了两种新型的微波硬化水玻璃砂表面抗湿强化涂料及其烧结方法。 (1)研发了一种醇基涂料,采用点火烧结方法。测试分析结果表明:醇基涂料的优化配方为“100%低温玻璃粉+1.5%PVB+3%锂基膨润土+2%酚醛树脂+50%乙醇+1%氧化钛粉末+2%氧化铝粉末”;涂刷优化配方涂料和烧结后的水玻璃砂样的4h抗压强度相对普通砂样提高了将近2.25倍,4h吸湿率降低了45.9%;涂刷涂料并烧结固化后的水玻璃砂表面出现了Al_2TiO_5、NaAlO_2、PbTiO_3等物相,在水玻璃砂表面形成了致密层,可较大提高水玻璃砂的抗吸湿性。 (2)研发了一种水基涂料,采用微波加热烧结方法。测试分析结果表明:低温陶瓷涂料的优化配方为“100%低温玻璃粉+3.5%V_2O_5+2.5%Al_2O_3+2.5%TiO_2+50%水+50%混合锂盐”;水玻璃砂喷涂和微波加热烧结后的24h抗压强度与普通砂样相比提高了2.67倍,热分析表明低温陶瓷涂料的反应烧结温度为259.6℃,红外测温仪测试水玻璃砂表面温度为390℃,微波烧结可以使低温陶瓷涂料发生反应,且在砂型表面形成了PbTiO_3、PbSiO_3、Pb_6Al_2Si_6O_(21)和Al_2SiO_5等物相,这些物相构成了致密微波微波陶瓷涂层,大大提高了砂型的抗吸湿性能。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG221

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