无机聚合物

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1、聚合物是由质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。通常由103～105个原子以共价键连接而成。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的，因此也常被称为聚合物或高聚物，用于聚合的小分子则被称为“单体”。由于高分子化合物的相对分子质量很大，所以在物理、化学和力学性能上与低分子化合物有很大差异。当今世界上作为材料使用的大量高分子化合物，是以煤、石油、天然气等为“单体”制得低分子有机化合物，再经聚合反应而制成的。通常将聚合反应分为加成聚合和缩合聚合两类，简称加聚和缩聚。高分子由于其相对分子质量很大，通常

2、都处于固体或凝胶状态，有较好的机械强度；又由于其分子是由共价键结合而成的，故有较好的绝缘性和耐腐蚀性能；由于其分子链很长，分子的长度与直径之比大于一千，故有较好的可塑性和高弹性。高弹性是高聚物独有的性能。此外，溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面和低分子也有很大的差别。高分子化合物的种类很多，主要分类方法有如下四种：按来源分类：可把高分子分成天然高分子和合成高分子两大类。按材料的性能分：可把高分子分成塑料、橡胶和纤维三大类。按用途分类：可分为通用高分子，工程材料高分子，功能高分子，仿生高分子，医用高分子，高分

3、子药物，高分子试剂，高分子催化剂和生物高分子等。塑料中的“四烯”（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯），纤维中的“四纶”（锦纶、涤纶、腈纶和维纶），橡胶中的“四胶”（丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶）都是用途很广的高分子材料，为通用高分子。工程塑料是指具有特种性能（如耐高温、耐辐射等）的高分子材料。如聚甲醛、聚碳酸酯、聚砚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺和含氟高分子、含硼高分子等都是较成熟的品种，已广泛用作工程材料。无机聚合物一般是指由非碳原子(O,N,P,S等杂原子)以共价键为主结合在一起组成的大分子物质。天

4、然的无机聚合物如石棉、云母等，人工合成的如聚二苯基锡、聚硫氮、聚氯化磷氮。地聚合物(Geopolymer)是一种新型的无机聚合物，其分子链由Si,O,Al等以共价键连接而成。一、地聚合物的简述地聚合物(Geopolymer)是一种以无机[SiO_4]、[AlO_4]四面体为主要组成，结构上具有空间三维网络状键接结构的新型无机硅铝胶凝材料。地聚合物的原材料来源广泛、制备方便、能耗小、基本不排放CO_2，同时具有较高的力学性能和非常优异的耐高温性能。工程应用前景非常广泛，在理论上可丰富、充实、完善无机胶凝材料科学。本

5、文旨在研究新型地聚合物基建筑材料，即以地聚合物为基体，在此基础上通过复合其他矿物掺合料或集料制备出性能优异、具有实际应用价值的建筑材料。本文进行的主要工作及取得的重要成果有：利用经710℃6煅烧6h得到的偏高岭土与模数为1.2、波美度为40％的改性水玻璃混合可制备出7d强度达90MPa以上的地聚合物。为降低地聚合物的制造成本，用工业废渣等量取代偏高岭土制备地聚合物，通过抗压强度、XRD、IR和SEM等测试手段对工业废渣地聚合物的晶相组成、结构特征、微观形貌和聚合硬化行为，以及工业废渣对基体地聚合物的影响进行了研究

6、。结果表明，产物中同时存在C-S-H凝胶和地聚合物，能够形成强度较高的硬化体。由于废弃混凝土中所含的石英砂和碳酸盐集料具有潜在的碱活性，将其粉磨至一定粒度之后，等量取代偏高岭土制备地聚合物，可改善纯地聚合物粘度大、凝结时间不易控制、成形性较差等缺点；并且废弃混凝土中的活性SiO_2和碳酸钙与水玻璃反应生成硅凝胶和水合硅酸盐凝胶，未反应的废弃混凝土颗粒填充地聚合物海绵状结构中的孔洞，使硬化体的微观结构更为密实，当取代量高达50％时强度仍然可达50MPa以上。提出了利用地聚合物与陶砂制备地聚合物基轻质耐高温混凝土的技

7、术途径。当陶砂粒径及胶砂比合适时，地聚合物基轻质耐高温混凝土经950℃煅烧后强度损失率不到50％。提出了等厚模型理论，从而建立了在不同陶砂粒径、不同胶砂比之间对地聚合物基混凝土的工作性能、力学性能和耐高温性能进行比较的分析方法。法国教授JosephDavidovits在对古建筑研究的过程中发现，建筑物中存在网络状的硅铝酸盐化合物，这类物质与构成地壳的物质相似，并在1985年的美国专利中称之Geopolymer—地聚合物。 我国建筑行业消耗大量的资源与能源，与各种产业相比，建筑行业对环境的影响超过12%。由此可见，

8、采用廉价且储备量丰富的原材料制备高性能、高耐久、无污染的胶凝材料是材料发展的必然趋势，对可持续发展战略有着重要的意义。而地聚合物优良的性能不仅延长了建筑物的使用寿命，更使地球上资源短缺现状得到有效地缓解。 二、地聚合物原材料及工艺流程 地聚合物是以SiO2和Al2O3为主要化学成分的矿物材料，利用碱激发的方法制备的。其工艺简单明了，不同于水泥的两磨一烧的复杂的工序。地聚合