失效磷酸基抛光液制备地质聚合物的合成、结构和性能表征

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地质聚合物(Geopolymer)是一种由无定形的铝硅酸盐矿物(含有A1203和Si02)与强酸或强碱混合反应制成的具有非晶态或者准晶态的一类无机聚合胶凝材料。它广泛应用于建筑、航天、环保等领域,是一种新型环境友好型材料。地质聚合物具有水泥、有机高分子、陶瓷的优良性能,又具有快凝早强、抗压强度高、耐酸碱、耐高温、抗腐蚀、低渗透性和耐久性等优点,并且它的原材料来源丰富、制备工艺简单、制备价格低廉且节约能源,因此国内外的科研人员均对其做了大量的研究。目前关于碱激发地质聚合物的研究已达到了相当成熟的水平,它在多个领域的应用都已有了成功的案例。但是涉足酸基地质聚合物的研究并不多,虽然它具有强度高、高温热稳定性好、介电常数低等优点,但是因为其反应机理相较于碱基地聚物更为复杂,反应条件更为严格,所以发展较为缓慢。目前已有的酸基地质聚合物研究多为磷酸基地质聚合物为主。在铝材行业常采用化学抛光法对铝材表面进行抛光,这势必要产生大量的失效抛光液。而此种抛光液往往含有高浓度的铝和废酸,其中酸以磷酸为主。常用的处理方法为中和法,此种方法不仅浪费资源,而且会对环境造成不利的影响。所以本研究从可持续发展的角度出发,采用失效磷酸基抛光液作为激发剂,对制备失效磷酸基抛光液地质聚合物的工艺条件进行了实验探讨,并对其力学性能、耐高温及耐酸碱抗腐蚀性能进行了研究。本试验主要以偏高岭土和失效磷酸基抛光液为原料,制备酸基地聚物。用电子万能试验机检测酸基地质聚合物抗压力学性能,用SEM、XRD、FTIR和电导率表征其内部结构和性能。实验的主要结论如下:(1)参考磷酸基地质聚合物的理论配比设计地质聚合物体系的原料组成,研究了养护时间、养护温度、酸固比、液固比等对地质聚合物抗压强度的影响。确定了失效磷酸基抛光液激发偏高岭土制备地质聚合物的最佳工艺条件为:液固比为1:6,酸固比为1:1,养护温度为60℃,养护时间为5 d。(2)通过FIRT、XRD、SEM等手段对失效磷酸基抛光液地质聚合物进行表征,我们可以得出结论,用失效磷酸基抛光液激发偏高岭土可以制备性能优良的地质聚合物,其性能优于纯磷酸和纯硫酸激发的地质聚合物。(3)试验表明,失效磷酸基抛光液地质聚合物能耐1200℃的高温,而且可以耐酸碱腐蚀,同时它还是一个良好的低电导率材料。
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