地聚物基泡沫材料制备与其发泡工艺.研究

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1、广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明学位论文原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相关知识产权属广西大学所有。除己注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。⋯一。弘泥学位论文使用授权说明口多年7月／日本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容；按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷

2、本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。请选择发布时间：面p时发布口解密后发布(保密论文需注明，并在解密后遵守此规定)⋯⋯孝彬·刷隘名弘讯l。7年7月／日广西大掌高校教师在职．攻读硕士地聚物基泡沫材料制jr及其发泡工艺研究1．1选题依据及其意义第一章引言地质聚合物(Geopolymer)是近年来国际上研究非常活跃的非金属材料之一。它是以具有火山灰活性的硅铝原料，如：偏高岭土、火山灰、矿物废渣、粉煤灰、粘土等，在较低温度下，经适当的工艺处理得到的一类新型无

3、机聚合物材料【¨，其英文同义词还有MineralPolymer,GeopolymerieMaterials，AluminosilicatePolymer,InorganicPolymericMaterials等。地质聚合物在国内还可以称为：地聚合物、人造矿物聚合物、土壤聚合物、矿物聚合物【2-5J。地质聚合物的结构类似于有机高聚物，呈现出链状结构，而其基本结构单元又类似于无机机构，呈现Si．O四面体与A1．O四面体。其终产物以离子键及共价键为主，范德瓦尔斯键以及氢键为辅，因此该材料不仅兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，但又不同于上述材料，表现在高强度、快硬固化性、

4、耐高温、隔热、耐酸抗侵蚀、吸附有害毒物等方面，同时又具有原材料资源丰富廉价、工艺简单、节约能源等优点【6，71，可以分别应用在冶金、矿山、航空航天、化工、建材和环保领域，前景十分广阔。进入2l世纪，环境污染日益扩大，资源的浪费，非再生资源的枯竭都是全人类面临的严峻问题，解决的办法只能是开发新能源和新材料，泡沫材料的开发就是在这种大背景下提出的。泡沫材料是由刚性骨架和内部的孔洞组成，自20世纪40年代问世以来，由于具有诸多优异的性能：能量吸收性能好、质轻、隔音性能好等，在很多领域都获得了广泛的应用。例如可作为保温材料，吸附材料，吸声材料，结构材料等。随着人们对泡沫材

5、料不断深入的研究，人们对泡沫材料的结构和性能有了更深入了解，掌握了通过选定泡沫材料的加工原料，控制加工工艺，制备不同孔隙率泡沫材料的方法，并将其应用在不同的领域【8一。泡沫铝、泡沫钛、泡沫硅和泡沫铅都是现在研究的热点。目前以地质聚合物原理制备泡沫材料的研究尚不多，由于泡沫体骨架是地质聚合物，因此该类泡沫材料将除了具有泡沫材料自身诸多优点外，更兼有了地质聚合物的优良性能，所以该类泡沫材料定将具备更广阔的利用前景。地质聚合物兼有陶瓷的性质，因此可借助制备泡沫陶瓷的造孔工艺来制备地聚物基泡沫材料。泡沫陶瓷的造孔工艺有很多：有机泡沫浸渍工艺、水热一热静压工艺、添加1广西大

6、学高校教师在职攻读硕士地聚物基泡沫材．謇；H触畚及其发泡工艺研究造孔剂工艺、溶胶．凝胶工艺、挤出成型工艺、颗粒堆积工艺、微波加热工艺、冷冻干燥工艺、发泡工艺等【101。本论文通过借鉴制备泡沫陶瓷的发泡工艺，在实验室进行地聚物基泡沫材料的制备。实验中使用的原材料丰富廉价、来源方便，且发泡剂不再是利用传统的碳酸盐、有机酸、高分子聚合物等有机或无机造孔剂，而是直接利用反应体系中的水在反应过程中形成的蒸汽产生泡孔，大大降低了制备工艺成本。Si／AI仁L影响着地质聚合物的性能，因此也相应的影响了地聚物基泡沫材料的性能。通过对各方法进行比较，采用硫酸浸取法对偏高龄土进行铝的浸

7、取以获取不同Si／Al匕t的原料粉体。该方法操作简单，成本低，同时反应中又能够产生副产品硫酸铝⋯】。本论文将利用低铝偏高岭土进行地聚物基泡沫材料的初步制备，同时对影响铝浸出率的因素进行分析。在成功的制备了低铝含量的地聚物基泡沫材料的前提下，从简化工艺考虑，本文尝试直接利用偏高岭土来进行制备。由于具有活性的硅铝矿物都可以发生地质聚合反应，从降低成本和节约能源考虑，利用了更廉价的粘土进行地聚物基泡沫材料制备地质聚合物。混凝土、水泥等在潮湿环境下会在其表面析出一层白色物质，是因为反应过程中有可溶性盐的生成，可溶性盐会随水从材料中的微孔迁移至材料表面，随着水分的不断蒸发，

8、溶液不断浓