聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的性能研究

第３期

２０１８年６月

矿产综合利用

ＭｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ·１２５·

聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的性能研究

阚鑫禹１，薛平１，贾明印１，章亚２

（１．北京化工大学新材料及装备研究室，北京１０００２９；

２．中澳环球快建房科技有限公司。天津３０１７１２）

摘要：由于矿粉／粉煤灰基地质聚合物的韧性较差．本文选用聚乙烯醇纤维和水溶性粉末对其进行增韧改性研究。研究表明：聚乙烯醇水溶性粉末的掺量为Ｏ．５％时，抗压和抗折强度分别提高９．６％和２５％，可以起到增韧作用，但掺量继续增加会导致力学性能大幅下降；随着聚乙烯醇纤维掺量的不断提高，抗压强度持续降低，抗折强度不断提高，压折比不断降低，当掺量为３％时，抗折强度提高３５％，压折比降低３５％。结合ＸＲＤ测试和ＳＥＭ．ＥＤＳ分析，研究聚乙烯醇对地质聚合物微观结构的影响，结果表明聚乙烯醇纤维和水溶性粉末具有不同的增韧机理。

关键词：地质聚合物；聚乙烯醇；压折比；增韧

ｄｏｉ：１０．３９６９８．ｉｓｓｎ．１０００－６５３２．２０１８．０３．０２６

中图分类号：ＴＤ９８５文献标志码：Ａ文章编号：１０００．６５３２（２０１８）０３－０１２５．０５０

地质聚合物由法国科学家Ｄａｖｉｄｏｖｉｔｓ发明，亦称为无机聚合物，可利用粉煤灰、矿粉等工业固体废弃物为原料进行制备，具有诸多优良性能，并且被视为一种可用于替代普通硅酸盐水泥的材料【¨，可以大幅降低二氧化碳排放量，并解决废弃物资源化等问题。尽管地质聚合物具有极大发展潜力，但是其脆性较大［２１，限制了大规模的实际应用［３】ｏ

为了提高地质聚合物的韧性，研究通过添加其他材料改性地质聚合物已成为一种发展趋势和可行的手段。目前针对偏高岭土基地质聚合物复合材料的研究较多［３－４］，主要研究的性能指标包括拉伸应变［２】、韧性［６１、抗冲击性能［７】等。在地质聚合物复合材料的制备中，目前用于增强增韧改性的组分大致可以分为三类：（１）聚丙烯纤维［９１、聚乙烯醇纤维［１０】及碳纤维【３】等：（２）常温下为液态的环氧树脂１１１］与醛树脂［１２１等热固性树脂：（３）聚乙二醇与聚乙烯醇【４］等水溶性聚合物。

目前对矿粉／粉煤灰地质聚合物的增韧研究较少，地质聚合物可以作为大规模应用的基础建材使用。同时聚乙烯醇（ＰＶＡ）是廉价易得的原材料。本文选用聚乙烯醇纤维及水溶性粉末颗粒为原料进行对比研究，结合抗压强度测试、抗折强度测试、扫描电镜（ＳＥＭ．ＥＤＳ）、Ｘ光衍射分析（ＸＲＤ）等测试手段，研究聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的宏观性能以及微观形貌、物相和结构，探明聚乙烯醇对矿粉／粉煤灰地质聚合物性能的作用机理。

１试验部分

１．１原材料

通过ｘ光荧光光谱分析仪分析矿粉（Ｓｌａｇ）、和粉煤灰（ＦＡ）的主要化学成分（见表１）。通过ｘ射线衍射仪对原料进行物相结构分析，粉煤灰中的主要晶体结构为石英（ＰＤＦ：８５．０７９４）、多铝红柱石（ＰＤＦ：１５—０７７６）和赤铁矿（ＰＤＦ：８９．８１０４），矿粉中的主要晶体结构为方解石（ＰＤＦ：９９．００２２）。

收稿日期：２０１６—１２—２１

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（ＸＫｌ５１８）资助

作者简介：阚鑫禹（１９９２．），男，硕士研究生，研究方向为工业固废地质聚合物。万方数据