保温建筑材料—秸秆地聚合物的工艺优化及抗酸碱性能研究

论文摘要

对秸秆进行资源化利用,制备秸秆地聚合物保温材料,结合地聚合物自身的稳定性能和秸秆的高隔热保温性能,使秸秆地聚合物成为一种新型的保温建筑材料。秸秆地聚合物的合成不仅提高了秸秆的综合利用率,减轻了对环境的污染,同时开辟了地聚合物的综合利用新途径。而且秸秆地聚合物具备高隔热保温性能、高强度和耐久性优异等特性,是一种多功能的保温建筑材料,可缓解能源危机现状,同时缓解建筑资源能源短缺现象,对节能减排具有重大的现实指导意义,对实现可持续发展和资源合理利用产生深远的影响。本课题对秸秆地聚合物的工艺优化及抗酸碱性能进行了研究。主要研究得出秸秆地聚合物较优的工艺配方,以及考查秸秆地聚合物的保温性能和抗酸碱性能。通过对秸秆地聚合物进行热重-差热（TG-DTA）分析、电镜扫描（SEM）分析、X射线衍射（XRD）分析和傅立叶红外光谱（FT-IR）分析来研究秸秆地聚合物的微观结构、分析秸秆与地聚合物的结合方式以及分析秸秆地聚合物的微观结构与保温性能、抗酸碱性能的关系。主要结果如下：（1）秸秆地聚合物的配方为：A=3.9,B=0.30,偏高岭土量为166.9g,掺入秸秆长度为1mm,秸秆掺入量为4%,水灰比控制在0.10,制备得到的试块置于20℃,相对湿度70%的恒温恒湿箱中养护7 d。（2）秸秆地聚合物的导热系数随着秸秆掺量的增加而降低,当秸秆掺量超过4%时,秸秆地聚合物的导热系数趋于稳定,均低于0.07W/（m·K）,具有良好的保温效果；同时,当秸秆掺量超过4%时,秸秆地聚合物在高温煅烧后的抗压强度值不理想,耐高温性能减弱。因此结合对秸秆地聚合物导热系数和耐高温性能的测定结果,选取得出秸秆的最佳掺量为4%,从而制备得到高保温、高性能的保温建筑材料。由SEM可知,秸秆地聚合物为无定形层状结构,秸秆的掺入提高了地聚合物的保温性能,同时通过TG-DTA曲线分析得出秸秆地聚合物优良的耐高温性能。（3）秸秆地聚合物具有良好的抗酸碱性能。秸秆地聚合物经酸碱浸泡28 d后,仍具有较好的抗压性能。结合XRD、SEM和FT-IR分析可知,掺入秸秆后秸秆地聚合物中没有新相生成,秸秆与地聚合物的结合方式为物理结合。由XRD和FT-IR图谱可知,经酸碱浸泡后秸秆地聚合物的结构与未浸泡的秸秆地聚合物结构基本保持一致,仍具有地聚合物的特性,反映了秸秆地聚合物良好的抗酸碱性能。同时由SEM可知,秸秆地聚合物经酸碱浸泡之后虽然出现了气孔和裂缝,但是紧密的层状结构依然清晰可见,保持了地聚合物的基本结构,因此具有良好的抗酸碱性能。因此,以秸秆为原料制备得到的秸秆地聚合物是一种高保温、高强度以及抗酸碱性能良好的新型保温建筑材料,具有良好的资源化利用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 地聚合物的研究
• 1.1.1 地聚合物简介
• 1.1.2 地聚合物结构及聚合机理
• 1.1.3 地聚合物性能
• 1.1.4 地聚合物的研究现状
• 1.2 秸秆的应用研究
• 1.2.1 秸秆简介
• 1.2.2 秸秆综合利用
• 1.2.3 秸秆建筑材料
• 1.3 保温材料的研究
• 1.3.1 保温材料简介
• 1.3.2 工业保温材料的研究
• 1.3.3 建筑保温材料的研究
• 第二章 课题的研究意义及内容
• 2.1 课题的研究目的及意义
• 2.2 课题的研究目标及内容
• 2.3 实验工艺流程
• 2.4 实验主要仪器与设备
• 2.5 实验主要分析测试方法
• 2.6 实验原材料分析
• 2.6.1 高岭土
• 2.6.2 偏高岭土
• 2.6.3 秸秆
• 2.6.4 水玻璃
• 第三章 秸秆地聚合物的工艺配方研究
• 3.1 实验内容与实验方法
• 3.1.1 实验配比计算
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 实验结果分析与讨论
• 3.2.1 B值对秸秆地聚合物抗压强度的影响
• 3.2.2 A值对秸秆地聚合物抗压强度的影响
• 3.2.3 秸秆长度对秸秆地聚合物抗压强度的影响
• 3.2.4 秸秆掺量对秸秆地聚合物抗压强度的影响
• 3.2.5 水灰比对秸秆地聚合物抗压强度的影响
• 3.2.6 养护湿度对秸秆地聚合物抗压强度的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 秸秆地聚合物的保温性能
• 4.1 秸秆地聚合物导热系数的测定
• 4.1.1 实验方法
• 4.1.2 实验结果及分析
• 4.2 秸秆地聚合物的耐高温性能
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验结果及分析
• 4.3 秸秆地聚合物的热重-差热（TG-DTA）分析
• 4.4 秸秆地聚合物的电镜扫描（SEM）分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 秸秆地聚合物的抗酸碱性能
• 5.1 秸秆地聚合物的抗酸性能
• 5.1.1 实验方法
• 5.1.2 实验结果及分析
• 5.2 秸秆地聚合物的抗碱性能
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 实验结果及分析
• 5.3 秸秆地聚合物的X-ray衍射（XRD）分析
• 5.3.1 秸秆地聚合物XRD分析
• 5.3.2 秸秆地聚合物抗酸碱性能分析
• 5.4 秸秆地聚合物的电镜扫描（SEM）分析
• 5.4.1 秸秆地聚合物SEM分析
• 5.4.2 秸秆地聚合物抗酸碱性能分析
• 5.5 秸秆地聚合物的傅立叶变换红外光谱（FT-IR）分析
• 5.5.1 秸秆地聚合物FT-IR分析
• 5.5.2 秸秆地聚合物抗酸碱性能分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目和成果