改性二水石膏/二氧化硅复合材料在树脂基人造大理石中的应用研究

论文摘要

树脂基人造大理石作为一种新型的建筑材料,不仅具有天然大理石的质感和硬度,而且不易褪色、容易清洁保养,耐水、耐热、防潮、防蛀、无辐射,越来越多的用于工业、民用。目前市场上一般用氢氧化铝粉（ATH）作为人造石树脂的填料,但由于铝是一种国计民生的重要原材料,国内需求呈强劲势头,价格一直居高不下,供不应求。二水石膏粉（CaSO4·2H2O）的部分理化性质和氢氧化铝相近,分子内部的结晶水在高温下放热能够作为廉价的阻燃剂填充于聚酯树脂中,且本身的折光率和不饱和树脂相似,作为填料填充于其中能使板材呈现玉石般的质感;但由于高比例添加会导致复合体系粘度急剧增大,因此,应用非常有限;针对这一问题,通过添加低吸油量填料和对填料粉体进行改性的方法,改善复合体系性能,增加产品的力学强度,降低总体成本。且通过工业化生产试验,确定改性二水石膏/二氧化硅复合材料可以作为不饱和树脂的填料,应用于树脂基人造大理石行业中。通过上述一系列试验得出了以下试验结果:1.CaSO4·2H2O/UP树脂复合体系粘度特征及力学性能受填料粒径、填料含量、及环境温度的影响。在填料粒径为45μm,填料与树脂的重量比为2:1时,体系相对稳定;将45μm的CaSO4·2H2O与相同粒径的ATH分别作为填料制备聚酯型人造大理石板,通过对CaSO4·2H2O和ATH作为填料的板材的各种性能比较可以看出:CaSO4·2H2O作为填料制备的板材色度、透光性、巴氏硬度、燃烧指数均符合国家标准的要求;但是CaSO4·2H2O与树脂组成的复合体系的粘度在相同条件下比ATH/树脂复合体系粘度要大的多,且力学强度低于ATH作为填料制备的人造大理石板。2.将粒径为-147μm+75μm的石英粉与45μm CaSO4·2H2O以重量比3:7混合时,其填料/树脂复合体系的综合性能达到最稳定。此时不饱和树脂浇注体的性能分别为:体系粘度34.578Pa·S、巴氏硬度64.2HBa、吸水率0.011%、弯曲强度51.8MPa、冲击强度5.502KJ/m2。3.为了提高体系的力学强度,将硅烷偶联剂WD-70作为改性剂对二水石膏/二氧化硅复合粉体进行表面改性,当改性剂的加入量为2%、改性温度为80℃,改性时间为15min时;改性产品的活化指数和接触角达到最佳,分别为活化指数为0.904,接触角为97.8度。4.将改性后的复合粉体作为填料制备聚酯型人造大理石的各项指标按国家标准进行测评其结果均能达到相关指标;且和ATH作为填料的板材相比具有较小的密度和较低的价格。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 树脂基人造大理石的用途及发展概况
• 1.2 树脂基人造大理石的制备
• 1.2.1 树脂基人造大理石常用原材料
• 1.2.2 树脂基人造大理石的生产工艺
• 1.3 石膏的性质及国内外研究现状
• 1.3.1 石膏的性质
• 1.3.2 国内外关于石膏作为功能性填料的研究现状
• 1.4 课题的提出及研究内容
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 课题的研究内容
• 第2章 原材料及试验方法
• 2.1 原材料及试验药剂
• 2.1.1 试验原材料
• 2.1.2 试验药剂
• 2.1.3 试验仪器及设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 复合体系的勃度测定
• 2.2.2 粉体的改性效果
• 2.2.3 人造大理石板材的性能测定
• 第3章 二水石膏/UP树脂复合体系的性能研究
• 3.1 二水石膏粉填料的理化性能
• 3.2 复合体系的粘性特征
• 4·2H₂O填料粒径对CaSO₄·2H₂O/UP树脂复合体系粘度的影响'>3.2.1 CaSO₄·2H₂O填料粒径对CaSO₄·2H₂O/UP树脂复合体系粘度的影响
• 4·2H₂O含量对复合体系粘度的影响'>3.2.2 CaSO₄·2H₂O含量对复合体系粘度的影响
• 3.2.3 环境温度对复合体系粘度的影响
• 3.3 性能测试
• 3.3.1 吸水率
• 3.3.2 力学性能
• 4·2H₂O作为填料的板材与ATH填料板材的性能测试及评价'>3.4 CaSO₄·2H₂O作为填料的板材与ATH填料板材的性能测试及评价
• 3.4.1 粘度
• 3.4.2 力学性能
• 3.4.3 巴氏硬度
• 3.4.4 色度、透光性测试
• 3.4.5 燃烧性能
• 3.5 小结
• 第4章 添加石英粉对复合体系性能的影响
• 4.1 石英的性能
• 4.2 石英复合材料的发展现状
• 4.3 石英粉、二水石膏粉的颗粒级配对不饱和树脂复合体系性能的影响
• 4.3.1 石英粉的分级
• 4.3.2 粉体的混合及取样
• 4.3.3 不饱和树脂复合体系粘度的测定
• 4.4 石英粉的含量对不饱和树脂复合体系的影响
• 4.4.1 石英粉在填料中的含量对复合体系粘度的影响
• 4.4.2 石英粉的含量对不饱和树脂浇注体硬度的影响
• 4.4.3 石英粉的含量对不饱和树脂浇注体吸水率的影响
• 4.4.4 石英粉的含量对不饱和树脂浇注体力学强度的影响
• 4.5 小结
• 第5章 改性剂对复合体系性能的影响
• 5.1 不同的改性剂对二水石膏/二氧化硅复合填料改性效果的影响
• 5.2 单因素操作条件试验
• 5.2.1 改性剂用量对粉体活化指数和接触角的影响
• 5.2.2 改性温度对粉体活化指数和接触角的影响
• 5.2.3 改性时间对粉体活化指数和接触角的影响
• 5.3 性能测试
• 5.3.1 吸水率
• 5.3.2 力学性能
• 5.3.3 综合性能比较
• 5.3.3.1 改性粉体作为填料制备人造石板材各个项目指标的测评
• 5.3.3.2 不同的粉体作为填料制备人造石板材的比较
• 5.4 工业放大试验
• 5.5 小结
• 第6章 机理分析
• 6.1 人造大理石分子内部反应机理分析
• 6.1.1 不饱和聚酯的缩聚反应
• 6.1.2 不饱和聚酯的共缩聚反应
• 6.1.3 不饱和聚酯的交联
• 6.1.4 不饱和聚酯的固化与防老化
• 6.2 硅烷偶联剂的作用机理
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录：硕士研究生期间发表的论文及参与项目