改性粉煤灰对聚氨酯材料性能的影响
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粉煤灰具有三大效应:(1)表面效应:粉煤灰表面可吸附浆体中的某些离子,有利于粉煤灰固化混凝土中的某些有害离子以及作为晶核形成水化产物。
(2)填充效应:粉煤灰与水泥颗粒粒径的差异可以填充水泥和骨料孔隙中,减小混凝土的孔隙率,增加混凝土密实性;(3)火山灰活性效应:粉煤灰中的活性SiO2与水泥水化产物CH发生二次反应,生成C-S-H凝胶填充骨料—水泥浆体界面层孔隙,改善混凝土界面结构,提高强度和耐久性。
劣质粉煤灰的主要特点是:玻璃珠体少,需水量大,使用后易造成混凝土泌水或滞后泌水,降低混凝土的工作性能,易导致混凝土28d强度不足,后期强度增长低,造成混凝土工程质量不合格。
优质粉煤灰对混凝土的性能影响(1)工作性能粉煤灰可以改善胶凝材料体系的颗粒级配,降低空隙率,释放水泥颗粒间的“填充水”,改善混凝土工作性。
粉煤灰中含有大量球形玻璃体,起到“滚珠、轴承”润滑效应,减少颗粒间的摩擦力,改善混凝土的工作性。
粉煤灰活性大大低于水泥活性,可以降低混凝土坍落度损失。
优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥,使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量,混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。
粉煤灰的密度小于水泥,等量取代水泥后,混凝土中的浆体量增加,改善混凝土的粘聚性,提高抗离析能力,减水泌水,改善混凝土工作性能,使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性,便于混凝土的施工。
(2)力学性能粉煤灰自身不能进行水化反应,只能与水泥水化产物进行二次水化,因此,用粉煤灰等量替代水泥后,早期强度将会降低,随着二次水化的进行,中后期会达到甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。
随着粉煤灰替代水泥量的增加,早期强度逐渐降低,但掺加粉煤灰的混凝土后期强度增长较快,而且在一定范围内(<50%)随粉煤灰掺量增加而增大。
(3)耐久性能以粉煤灰代替部分水泥,降低水灰比或在保持水灰比不变前提下提高粉煤灰用量,可以提高混凝土的抗渗性能。
粉煤灰混凝土的早期碳化深度值增大较快,碳化深度的后期增长相对较慢。
聚氨酯的性能及其改进1. 聚氨酯的性能主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物。
英文缩写PU。
由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成。
由于含强极性的氨基甲酸酯基,不溶于非极性基团,具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。
用不同原料可制得适应较宽温度范围(-50-150℃)的材料,包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。
高温下不耐水解,亦不耐碱性介质。
聚氨酯和其他高分子材料一样,其性能受多方面因素的影响。
主链分子结构的基本构成、分子量、分子间的作用力、结晶倾向、支化和交联,以及取代基的性能、位置和体积大小。
所以,由不同的原材料制得的聚氨酯在性能上存在着一定的差异。
选用不同的扩链剂和交联方法对性能都将产生不同程度的影响。
采用低分子二胺做扩链剂,在基体内生成强极性、耐水解的脲基,使得制品表现出优良的抗拉伸强度和抗撕裂强度,但扯断伸长率和耐候性却比较差。
而二醇扩链剂则能同时赋予PU 优良的耐候、抗拉伸和抗撕裂性能。
在工业生产过程中,催化剂的选用对产品的性能也存在着重要的影响。
常用的催化剂有两类:叔胺类和有机锡类。
不同类型的催化剂在反应过程中所起到的作用存在着差异。
叔胺类催化剂主要催化水与异氰酸酯的反应,有机锡类化合物主要对醇与异氰酸酯的反应起作用,而对水的催化作用较小。
在工业中由于用水做发泡剂用,所以经常同时选用叔胺和有机锡类作为混合催化体系。
2. 水性聚氨酯(PU)性能改进传统方法制备的水性PU结构中有—COOH、—SO —、—OH、—O —等亲水基团,这些基团的存在使水性PU产品耐水性、耐溶剂性、耐热性等性能降低,为了弥补传统方法的不足,研究人员进行了很多改性工作。
由于物理共混方法改性对材料性能改良的局限性,人们越来越多地采用化学改性的方法。
秦玉军等以端羟基液体聚丁二烯(嘞)、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷(PS)、异氟二酮二异氰酸酯(IPDL)为原料制备预聚体,利用多元胺(MOCA)为固化剂,合成一系列氨基硅油改性的聚氨酯.通过对材料的力学性能、动态力学性能、表面水接触角和对材料进行的ESCA表面分析表明,HTPB - IPDI型聚氨酯具有优良的力学性能;改性后的聚氨酯硅氧烷在表面富集,具有较低的表面张力,而其力学性能受影响较小。
西安交通大学科技成果——粉煤灰改性聚氨酯保温隔热材料项目简介通过建筑节能是实现我国节能减排的关键举措之一。
燃煤电厂粉煤灰的排放,不仅造成资源的浪费,又污染环境。
粉煤灰含有较多的氧化硅和氧化铝,采用适宜的方法将粉煤灰加入到聚氨酯中能够起到隔热的作用,降低热在复合材料中的传导速度。
因此研究和开发掺粉煤灰的聚氨酯保温隔热材料,不仅可降低复合材料产品的成本,有望提高聚氨酯建筑保温材料的隔热性能,而且可改善人类健康和生态环境,具有巨大的经济效益和社会效益。
由于粉煤灰本身具有颗粒形状不规则、表面活性低等缺陷,这不仅限制了其在聚氨酯材料中的掺入量,而且影响到保温材料的微观结构及其宏观性能。
针对这一突出问题,采用偶联与阻燃修饰相结合的方法,通过不同结构的有机-无机共聚物在粉煤灰表面的可控修饰,不仅可改善粉煤灰与聚氨酯基体的相互作用并使得阻燃剂参与聚合过程,既达到提高阻燃性能,又使材料的粘结性能和抗裂性能得到保证。
在此基础上,系统研究粉煤灰改性聚氨酯泡体结构的基本特性和阻燃性能,从而为开发保温隔热效率高、材料成本低和环保的隔热产品提供参考。
技术内容1、有机-无机杂化共聚物阻燃剂的设计通过对有机-无机杂化共聚物结构的设计,并采用偶联接枝的方法,可在兼顾阻燃隔热的基础上,实现共聚物在粉煤灰表面的接枝,同时此举也是改善粉煤灰在基体中的分散并调控其与聚氨酯基体界面相互作用的重要手段。
2、粉煤灰改性聚氨酯泡沫基体特性及其隔热原理主要围绕表面修饰的粉煤灰与聚氨酯共发泡工艺,细致分析发泡剂、稳泡剂、助熔剂和改性剂的组成及性质对泡体结构的影响。
在此基础上明晰泡体结构对保温隔热材料导热性能的影响规律。
3、粉煤灰改性聚氨酯保温结构材料的制备技术通过对改性聚氨酯溶胶-凝胶化工艺的优化以及保温结构发泡技术的整体化分析,为粉煤灰改性聚氨酯保温材料平板化生产提供借鉴。
性能指标密度28-50kg/m3;极限氧指数≥70%;导热系数≤0.025W/(m•K);尺寸稳定性(70℃,48h)≤4.5%;抗压强度≥150KPa;粘结强度≥100KPa。
聚氨酯弹性体制与改性————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:1.1聚氨酯弹性体概述聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。
它是由异氰酸脂单体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。
由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性键,以及分子间稳定的氢键,因此聚氨酯具有许多优异的性能,尤其是物理机械性能好,耐磨,附着能力强,优良的耐高温、低温性能,耐腐蚀性优良,电性能良好等等[1~3]。
聚氨酯的用途十分广泛:可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。
随着科学技术地不断发展,聚氨酯弹性体的性能不断得到提升,新产品层出不穷,广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域,应用前景十分广阔。
聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶(PUR),它属于特种合成橡胶。
传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同,把它分为浇注型(CPU)、热塑型(TPU)和混炼型(MPU)三大类。
混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物,利用传统橡胶加工机械和加工程序,进行塑炼混炼,用模具硫化成型。
浇注型聚氨脂弹性体,它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物,它是液体状态浇注在模具中,加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。
热塑性聚氨脂弹性体,它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物,然后经过加工成为颗粒状固体。
聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类,其原材料种类很多,配方多种多样,可调范围很大[4~6]。
聚氨酯弹性体硬度范围很宽,是介于橡胶与塑料之间一类特殊的高分子材料。
1.2聚氨酯弹性体合成的原料透明聚氨酯弹性体通常由低聚物多元醇、二异氰酸酯和醇类扩链剂反应合成,有出色的耐介质、耐环境性能,相容性好,对多种基材粘接性强,在机械、建筑、汽车制造、医药以及航空航天等领域得到了广泛的应用[7,8]。
影响聚氨酯发泡质量的七个主要因素第一、墙体基层表面的影响。
如果外墙表面有灰尘、油污、潮气、凹凸不平等,则会严重影响聚氨酯发泡对保温层的附着力、保温性、平整度。
因此,在喷涂施工前必须确保墙体表面干净、平整。
第二、第二、水分对喷涂发泡的影响。
由于发泡剂易与水发生化学反应,产生物含量增高,易使聚氨酯泡沫脆性增大,严重时影响聚氨酯硬泡与墙体表面的粘结性,因此建筑物外墙喷涂聚氨酯硬泡施工前,最好刷一道聚氨酯防潮底漆(如果在夏季当墙面干燥较彻底时,可省上一步骤)。
第三、风的影响。
聚氨酯发泡都在室外进行,当风速超过5m/s时,发泡过程中热量损失太大,原料损耗过大,成本增加,并且喷涂时雾化的液滴易随风飞散,对环境造成污染,可用防风帷幕加以解决。
第四、环境温度与墙体表面温度的影响。
喷涂聚氨酯发泡较合适的温度范围应是10°~35°,特别是墙体表面的温度对施工影响很大。
温度低于10°时,泡沫容易从墙体脱落、起鼓,并且泡沫密度明显增大,浪费原材料;温度高于35°时,发泡剂损耗过大,同样影响发泡效果。
第五、喷涂厚度。
喷涂聚氨酯硬泡时,一次的喷涂厚度对质量、成本也有很大的影响。
聚氨酯喷涂外墙外保温施工时,由于聚氨酯泡沫的良好保温性,保温层厚度不大,一般为2.0~3.5cm,此时一次喷涂的厚度要求不要超过1.0cm,以保证喷涂保温层表面的平整度能控制在1.0~1.5cm范围内。
一次喷涂厚度过大,平整度难以控制,一次喷涂厚度过小,保温层密度有可能增大,浪费原材料,增加成本。
第六、喷涂距离与角度因素。
一般情况下,喷涂硬泡的作业平台为脚手架或吊篮,为获得良好的发泡质量,使喷枪保持一定的角度和喷涂距离也很重要。
通常正确喷枪角度控制在70°~90°,喷枪与被喷涂物间的距离保持在0.8~1.5m为宜。
因此,聚氨酯喷涂施工必须要有经验丰富的专业施工人员来施工,否则会影响质量与加大成本。
粉煤灰在涂料中的应用粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,随着电力工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加,粉煤灰已成为我国当前排量较大的工业废渣之一,给环境带来了很大的压力。
目前,粉煤灰主要用于生产建材、筑路工程、填筑工程、农业等方面,并可从中提取漂珠、炭、铁等物质,其中建材和建筑工程占综合利用量的70%,但作为一种可再利用的工业固体废弃物总利用率只有50%左右,与欧美发达国家70%-80%利用率相比还有很大的差距【1】。
解决粉煤灰的利用问题主要是解决其产品掺量少、产品附加值低的问题,涂料作为高附加值商品有着广泛的应用,如何将粉煤灰高掺量应用于涂料并充分发挥其优势作为研究方向之一一直为专家所探讨,围绕这个问题专家们付出了不少努力,也取得了可观的进步,为粉煤灰的大量应用做出了突出的贡献。
1 应用方式粉煤灰良好的物理、化学特性使其具有很好的应用潜质。
粉煤灰在涂料中的应用主要分三种:直接做填料,化学改性后做填料,物理筛选后做填料。
1.1 直接做填料粉煤灰是球形或微珠的集合体具有良好的形态效应和微集效应,。
涂料中加入粉煤灰不但可以增强涂料体系的流动性,降低用水量,还可以改善体系的孔结构,改善涂料的功能。
吕平【2】等人以氯磺化聚乙烯、丁苯及改性树脂乳液为基料,以粉煤灰为填料制备的乳液弹性防水涂料,其涂层的低温性能好,厚涂施工性好,施工效率提高;作为水性涂料,环保无污染,可以方便的用水调节粘度。
华建社【3】将粉煤灰作为耐火粉料制备铸型涂料取得了良好的效果,不但添加量高达80%而且该种铸型涂料各项性能指标优良,可满足生产铸铁件对铸型涂料的要求。
粉煤灰作为填料在双组分聚氨酯防水涂料上的应用成就显著。
陈乐培【4】等人加入占聚氨酯树脂基料30%-40%、粒径小于40um的粉煤灰、以分散机搅拌分散,制得伸长率和拉伸强度达到JC/500-92要求的双组分聚氨酯防水涂料。
韩雪峰【5】等人研究粉煤灰的细度对防水涂料的固化和涂膜性能的影响,在加入50%、300目的粉煤灰作为填料,以辛酸亚锡作为催化剂,邻苯二甲酸二辛酯作增塑剂,制备出了性能优良的双组分聚氨酯防水涂料,且在经济上较为合算。
粉煤灰在填充塑料中的应用研究李 华(唐山市轻工业研究所,063000)中图分类号:X 773 文献标识码:D收稿日期:1998-09-25 粉煤灰中含有大量理想的玻璃微珠,因而在填充塑料中具有新的使用价值。
1 填充聚氯乙烯(PVC)从PVC-粉煤灰复合材料红外光谱图可以知道,在940~1190cm -1处没有表征C -O -Si 链的特征峰,表明粉煤灰与PVC 间并未发生化学结合,该复合材料纯属物理填充体系,而为了增加两者间的亲和性,常用偶联剂预处理粉煤灰。
电镜分析表明,粉煤灰颗粒在PVC 基体中呈“海-岛”状分布。
这种复合材料的机械性能变化规律与碳酸钙填充PVC 复合材料相同,即填充量越大,材料的硬度、弹性模量和抗弯强度越大,而其抗张与抗冲强度则越小,当填充量相同时,灰的细度越高,材料抗冲与抗张强度也越高。
此外,热机曲线(T -E 曲线)研究表明,当填充量低于PVC 量时,复合材料的软化温度(T s )与粘流量温度(T f )均比纯PVC 高约4~5℃;当填充量高于PVC 量时,因微珠呈现“滚珠效应”,使复合材料流动性增大,从而导致T s 与T f 下降。
粉煤灰中的活性金属元素,会促进PVC 降解,加速复合材料老化,克服的方法是在配方中增加稳定剂含量或用偶联剂处理形成包裹层。
含30~60%粉煤灰的PVC 复合材料,适于制造地板、隔音或隔热板。
研究表明,在15m 2复合材料地板的房间内常年居住,受到的辐射剂量为57毫仑琴当量,远低于国际辐射防护委员会(IRPA)规定的500毫仑琴当量标准。
2 填充聚丙烯(PP)用电镜分析研究PP-粉煤灰复合材料的结构,发现未经偶联剂处理的粉煤灰与PP 之间有一圈明显的空隙,是一种纯粹的物理混合,而经过偶联剂处理的粉煤灰与PP 结合较紧密,绝大部分界面不太明显。
研究还发现,这种复合材料的结构因素中,不仅上述两相界面状态对材料性能有影响,而且粉煤灰的含珠量、粒度也对材料性能有很大影响,参见表1。
建筑屋面用聚氨酯保温材料的改性论述发布时间:2022-04-14T10:24:43.385Z 来源:《新型城镇化》2022年6期作者:张蒙蒙[导读] 本文主要概括了建筑屋面用聚氨酯保温材料的改性工作,通过相关内容的呈现希望可以助力聚氨酯保温材料技术的开拓创新,促进我国聚氨酯及建筑行业可持续发展。
红宝丽集团股份有限公司江苏南京 210000摘要:随着“十四五”绿色低碳、节能减排等政策的逐步推进,我国对建筑节能标准、低能耗建筑发展等提出了更高的要求,聚氨酯保温材料作为建筑节能的关键材料,亟需创新与升级相关技术才能满足高质量发展的需求。
本文主要概括了建筑屋面用聚氨酯保温材料的改性工作,通过相关内容的呈现希望可以助力聚氨酯保温材料技术的开拓创新,促进我国聚氨酯及建筑行业可持续发展。
关键词:建筑屋面;聚氨酯保温材料;改性分析在新时期高质量发展的背景下,能源消费强度和总量的双控成为节能减排的关键措施,而建筑能耗在全社会能耗中的占比较高并且逐步上升,据统计,若不对建筑采取有效的节能措施,则将有50%的能耗来源于建筑[3],这将不利于开展节能减排工作,并严重影响我国低碳绿色经济的发展。
对建筑采取有效的节能措施,不仅能够提高居住舒适感,优化建筑性能,而且可以减少建筑能源消耗成本,减缓我国能源消耗速度,推动我国建筑行业的持久健康发展。
目前我国建筑屋面保温施工中所使用的保温材料种类多样,其根据保温隔热的不同指标而采用不同的施工措施,最常用的有泡沫混凝土、岩棉、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯等材料。
其中硬质聚氨酯保温材料具有良好的隔热保温性能,同时施工过程比较简便,因此在屋面保温施工中大规模推广应用,但是由于聚氨酯属于有机类高分子材料,其耐热性和阻燃性较无机材料差,因此普通的硬质聚氨酯泡沫材料难以应用于阻燃要求较高的场合。
但是硬质聚氨酯泡沫的保温隔热性能是无机材料难以匹及的,其可帮助建筑高效节能,因此,提高聚氨酯材料的阻燃性是拓展其在建筑领域应用的关键。
文章编号:1007-046X(2013)03-0008-04粉煤灰粉煤灰、矿渣对聚羧酸减水剂吸附分散性能的影响Effect of Fly Ash and Slag on Adsorption and Dispersion of Polycarboxylate-Based Water Reducer季亚军,高 岗,孙寅斌(江苏尼高科技有限公司,江苏 常州 213141)摘 要: 研究了聚羧酸减水剂在水泥、矿渣及粉煤灰上的吸附行为。
分析了聚羧酸减水剂在不同胶凝材料上的吸 附量差异及其对各浆体的屈服应力及塑性黏度的影响。
试验结果表明,矿渣的吸附量最小,粉煤灰的吸 附量在聚羧酸减水剂低掺量条件下相对较高,水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量最大。
流变结果表明, 未掺聚羧酸减水剂时,矿渣、粉煤灰的掺入并没有改善浆体流变性能;矿渣、粉煤灰掺入可以改善水泥 -聚羧酸减水剂体系的流变性能;矿渣浆体性质在聚羧酸减水剂作用下变化最大。
关键词: 吸附;聚羧酸减水剂;掺合料;流变中图分类号:TU528.042.2 TU528.2 文献标志码:A0 前 言目前,关于减水剂与水泥的相容性问题,国内外学者已有大量研究。
研究内容大部分是从碱硫酸盐、C 3A 含量、钙矾石形成等方面讨论水泥组分对减水剂的作用影响问题。
水泥、矿物掺合料对聚羧酸减水剂竞争吸附通常会影响减水剂的作用,而现今对这方面的研究较少[1]。
因此,本试验从吸附分散的角度出发,研究分析了粉煤灰、矿渣对水泥-聚羧酸减水剂体系流变性能的影响,探讨了几者之间的作用机制。
1 试 验1.1 原材料采用粤秀 P .Ⅱ42.5R 水泥,水泥的化学组成见表 1,其比表面积为 360 m 2/kg。
粉煤灰为珠江电厂的Ⅰ级灰,比表面积为 410 m 2/kg。
矿渣为韶钢集团生产的磨细矿渣,8COAL ASH 3/2013表 1 原材料的化学组成 %Abstract :In this study adsorption behavior of ploycarboxylate-based water reducer(PC) on cement, fly ash and slag particles was investigated. Effects of adsorption content of PC on different cementitious materials and its effects on yield stress and plastic viscosity of paste were analyzed. The results show that the adsorption amount of slag was the lowest, the adsorption amount of fly ash was more than others under the condition of lower dosage of PC, and saturated adsorption of cement particles was more than others. The results of rheology show that properties of cement paste were not improved when mixed with fly ash or slag without PC, but rheology properties of slag and fly ash cement paste were improved by mixing PC. And slag paste was sensitive with PC.Key words : adsorption; ploycarboxylate-baed water reducer; admixture; rheological propertiesSiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO K 2O Na 2O SO 3 LOIP·Ⅱ水泥成分21.86 4.452.35 63.51 1.67 0.55 0.26 2.91 1.89Ⅰ级FA 49.27 27.95 8.32 5.04 1.42 1.25 0.51 0.88 3.61矿渣31.14 19.33 1.03 34.2011.75 0.43 0.60—1.021.2 试验方法1.2.1 流动度测试称取 300 g 水泥及含有不同浓度减水剂的水溶液 87 g,倒入搅拌锅内,采用水泥净浆搅拌机搅拌 3 min;将拌好的净浆迅速注入截锥圆模内,用刮刀刮平;将截锥圆模按垂直方向提起,同时开启秒表计时,任水泥净浆在玻璃板上流动至 30 s,用直尺量取流淌部分相互垂直的两个大方向的最大直径,取平均值作为水泥净浆流动度。
聚氨酯材料阻尼改性方法与影响因素李明俊;王云英;徐泳文;武化民【摘要】以"耐磨橡胶"著称的聚氨酯具有优异的弹性、抗摩擦性、高强度以及耐油性等优点,但是作为研究最早的阻尼材料之一,由于一般聚氨酯的有效阻尼温域较窄,因而在实际应用中不能充分发挥其阻尼作用而受到限制.针对这一问题,该文主要综述了聚氨酯材料阻尼改性方法:添加有机小分子、共混改性以及共聚改性,并且介绍了聚氨酯的软硬段结构及填料对其阻尼性能的影响,最后展望了聚氨酯阻尼材料的发展趋势.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)007【总页数】4页(P29-32)【关键词】聚氨酯;改性方法;阻尼性能【作者】李明俊;王云英;徐泳文;武化民【作者单位】南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063;南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063;南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063;南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063【正文语种】中文【中图分类】TQ316.6;TQ323.8聚氨酯(PU)是国内外研究较多且具有实用价值的高分子阻尼材料。
PU是一种重要的嵌段共聚物,由于大量极性基团的存在,PU分子内和分子间可形成氢键,软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离,即使是线性PU也可通过氢键形成物理交联。
这些结构特点使得PU具有高强度、耐磨耗、抗撕裂、绕曲性能好、耐油等优点。
另外,PU具有较高的阻尼损耗因子,可以通过调节软硬链段的比例来获得在宽温度范围内的高性能的阻尼材料[1-2]。
但是对于聚氨酯阻尼材料来说,Tg(玻璃化转变温度)比较窄,有效的温度区域只有20~30℃。
因此,聚氨酯只能在某个温度范围内对各种频率振动起到良好的阻尼效果,而实际情况是许多产生振动噪声的系统自身温度随着外界条件的变化在不断变化,只有Tg达到60~80℃时才能满足阻尼要求。
在优质(如I级)粉煤灰中大量的微型颗粒对混凝土中较大颗粒骨料之间的啮合产生润滑作用,减少用水量,一般优质灰可减少用水量5%~8%:另一方面由于粉煤灰的密度较低(只相当水泥密度的2/3)在用等量取代水泥时,掺加粉煤灰后混凝土体积中胶凝材料增加,从而增大了混凝土的塑性。
由于优质粉煤灰具有减水作用,使用水量降低,同时,粉煤灰中微型颗粒填充混凝土的内部孔隙,从而改善混凝土内部结构,进而使混凝土内部的原先相互连通的孔隙被其阻隔,内部自由水不易流动,泌水性能得到改善,而富有粘聚性,提高混凝土搅拌过程中的各项性能,这种性能的提高尤其适用于混凝土用于泵送运输方式。
混凝土泵送运输情况下,掺入一定比例的粉煤灰,可以有效提高混凝土的可输送性,节省混凝土中的水泥用量,并一定程度上对泵送机械起到保护作用。
2、粉煤灰对混凝土含气量的影响混凝土工程中掺入粉煤灰会导致混凝土中含碳量增加,进而引起混凝土搅拌过程中含气量的降低,比如在碾压混凝土中由于粉煤灰掺量较多,往往使要达到一定要求含气量,必须掺加比普通混凝土多数倍的引气剂用量。
由于粉煤灰有一定的缓凝作用,混凝土掺加粉煤灰后,会增长混凝土的凝结时间,粉煤灰掺量越大,混凝土凝结时间越3、粉煤灰对混凝土强度的影响粉煤灰火山灰效应和减水效果是粉煤灰影响混凝土强度的两个决定性因素。
粉煤灰品质越好,其减水效果越明显,在某些一定的和易性和胶材用量条件下,减水意味着减小水胶比,有利于提高强度。
由于水泥的胶凝性比粉煤灰的胶凝性高,所以粉煤灰需要在催化剂的作用下产生二次水化反应。
因此,混凝土在掺入粉煤灰后会出现早期混凝土强度提升缓慢,后期提升快的特点。
掺加粉煤灰混凝土的3,7d强度低于不掺的混凝土,但是到了90d,粉煤灰的水化反应加快,可能接近或达到不掺粉煤灰的混凝土。
随着龄期延长,粉煤灰的活性发挥更快些,到18Od就有可能超过不掺粉煤灰的混凝土。
水工混凝土工程中,利用掺入粉煤灰后混凝土后期强度提升快的特点,可以有效提高和改善混凝土的各项性能。
粉煤灰中残留氨含量对混凝土性能影响0引言随着国家对氮氧化物污染的严格控制与脱硝工艺的普及实施,电厂烟气脱硫脱硝工艺呈现出从石灰石-石膏法占据绝对主导地位向多种工艺技术共同发展的趋势,氨法脱硝是治理燃煤产生氮氧化物污染的主要技术手段,而氨法脱硝的脱硝剂主要为氨水或者尿素,脱硝剂在脱硝的过程中能有效降低火电厂氮氧化物排放量,同时产生过剩的氨气,氨气可能与CO2、SO3等气体反应形成铵盐,过剩的氨气和形成的铵盐易存在于火力发电的另一副产品粉煤灰中。
粉煤灰作为混凝土的主要矿物掺和料,在混凝土搅拌过程中,由于碱性条件和大量热量的存在,所吸附的氨气释放或者铵盐发生分解,产生氨气。
氨气易存在于混凝土中,可能会改变混凝土塑性性能和硬化性能,但目前国内外研究此类的文章尚缺。
本文通过分析氨在粉煤灰中存在的形态,采用外掺的方式研究氨含量对混凝土性能的影响,为含氨粉煤灰在混凝土中的应用提供指导。
1粉煤灰中残留氨的存在形态分析由于氨法脱硝反应的不完全,残留的脱硝剂与空气或者粉煤灰中的SO3、CO2以及其他的化合物反应,可能产生硫酸铵、硫酸氢氨、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵等,分析粉煤灰中氨的存在形态对确定外掺物质有十分重要的意义。
1.1氨水或尿素根据电厂控制氨氮排放量的方法,一般为喷洒氨水(NH3·H2O)或尿素(CO(NH2)2),而氨水或尿素的分解温度分别为36℃和150~160℃,化学反应方程式为NH3·H2O→NH3↑+H2O、2(CO(NH2)2)→NH3↑+NH2CONHCONH2。
电厂中一般采用选择性催化还原法(SCR)方法进行脱硝,此脱硝工艺一般采用高温催化剂,温度为320~400℃。
此外,虽然氨气与水反应可重新生成氨水,但氨水极易分解、挥发。
据此,粉煤灰中不存在氨水或尿素,但粉煤灰表面存在一定的缺陷,具有较大的表面能,能吸附部分逃逸的NH3,这导致粉煤灰中存在物理吸附的NH3。
1.2碳酸氢铵和碳酸铵碳酸氢铵在30℃时开始大量分解,碳酸铵在60℃以上完全分解,放出氨及二氧化碳,化学反应式为NH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O、(NH4)2CO3→2NH3↑+CO2↑+H2O。
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 , 2023, 40(4): 72DOI:10.19825/j.issn.1002-1396.2023.04.15我国每年新增建筑面积约20 亿m2,其中,95%为高能耗建筑,需要采取节能措施,最简单的节能措施是使用外墙保温材料。
导热系数不大于0.12 W/(m·K)的材料称为保温材料[1]。
建筑上常用的保温材料主要有无机保温材料、发泡聚苯乙烯、聚氨酯(PU)及复合型材料,其中,PU保温材料以其良好的保温效果和阻燃性能,近年来得到快速发展。
本文综述了PU保温材料的研究进展。
1 生物基PUAcuña等[2]制备了生物质蓖麻油基硬质PU泡沫(RPUF)。
两种生物基RPUF均含有蓖麻油改性多元醇,一种是二乙醇胺改性蓖麻油的多元醇(BIO1),另一种是用苯膦酸改性BIO1的环氧化多元醇(BIO2),研究了可膨胀石墨(EG)和氧化石墨(GO)总掺入量为6%(w)的RPUF的蜂窝结构、热性能、阻燃性能和力学性能。
结果表明,GO促进了EG的分散,降低了泡沫的蜂窝尺寸;GO提高了RPUF的隔热性能和阻燃性能;RPUF/BIO2/EG/ GO阻燃等级为UL 94 V-0级,而RPUF/BIO2/EG仅为UL 94 V-2级;与RPUF/BIO1相比,RPUF/BIO2/ EG/GO的热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)和总烟生成量分别降低了54%,24%,15%;与RPUF/BIO2相比,RPUF/BIO2/EG/GO的HRR和THR分别降低了46%,6%;RPUF/BIO1的压缩强度为0.07 MPa,RPUF/BIO2/EG/GO和RPUF/BIO2/EG 的压缩强度增加到0.11 MPa。
因此,可通过加入天然碳材料来开发生物基阻燃RPUF作为防火保温聚氨酯保温材料研究进展张 萌(内蒙古交通职业技术学院,内蒙古 赤峰 024005)摘要:介绍了聚氨酯(PU)保温系数的预测方法及影响因素研究进展。
改性粉煤灰对聚氨酯材料性能的影响
摘要:采用硅烷偶联剂(KH-560)为改性剂对粉煤灰表面进行改性。
以聚醚多元醇
(TDB2000、TMN3050)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料,合成聚氨酯预聚体,选用粉
煤灰作为填料,制得聚氨酯/粉煤灰复合材料。
研究了粉煤灰对复合材料的热学、抗压强度的影响。
结果表明:聚氨酯/改性粉煤灰复合材料具有较好的热学性能及抗压强度。
关键词:聚氨酯复合材料;粉煤灰;硅烷偶联剂
前言
聚氨酯弹性体(PUR)又称作聚氨酯橡胶,既有塑料的刚性,又具有橡胶的柔性[1-2]。
在高
分子材料中填充无机矿物制成的复合材料,能够有效提高高分子材料的综合性能并降低材料成本[3]。
粉煤灰是我国排量较大的工业废渣之一,如何将其充分利用,变废为宝,成为当前我国环境
保护和再生资源开发利用领域里的一项重要研究方向。
粉煤灰的颗粒效应及其他物理效应能促进
制品的胶凝活性并改善制品的抗压强度、抗渗性、耐磨性等其他性能。
这些性质可将其作为一种
填充剂,用于高分子材料的填充。
经硅烷偶联剂(KH560)处理的粉煤灰与PUR弹性体制成的聚氨酯/改性粉煤灰复合材料,不仅
能够降低价格,在工程应用中有较好的施工性,而且能够改善材料的力学、热学性能,赋予材料
新的特征,扩大其使用范围。
1 实验部分
1.1实验材料
一级粉煤灰,西柏坡电厂;聚醚二元醇(TDB2000)、聚醚三元醇(TMN3050);硅烷偶联剂(KH-560);二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50);二甲硫基甲苯二胺(DMTDA);丙酮、蓖麻油。
1.2 主要仪器及设备
DF-101S型集热式恒温加热油浴锅、SHZ-D型循环水多用真空泵;CMT7104微
机控制电子万能试验机;RE-52型旋转蒸发仪;NICOLET-310型傅里叶红外光谱仪;KYKY-2800C型扫描电子显微镜。
1.3 试样制备
1.3.1 改性粉煤灰的制备
称取一定量的粉煤灰,加入到KH-560、去离子水、乙醇配制的混合溶液中,
常温用超声波清洗器超声分散30min,得到均匀悬浮液,转移到装有回流冷凝管、增力电动搅拌的100mL三口烧瓶中,于设定好的油浴温度中搅拌反应6~8h。
反应
后的浆液在常温下用离心机以8000r/min的速度离心分离,得到改性粉煤灰。
将
改性后的粉煤灰置于真空干燥箱中,80℃干燥6h,得到制备好的改性粉煤灰粉末。
1.3.2 聚氨酯/粉煤灰填充材料的制备
(1)A组分:称取一定比例的二元醇、三元醇加入圆底单口烧瓶内,加入少
量丙酮以降低粘度,恒温油浴锅内磁力搅拌,先在105℃下抽真空1h,然后将温
度降至65℃,加入MDI反应0.5h,再将温度调至80℃反应2h,最后降温至65℃
后出料,干燥条件下密封保存。
(2)B组分:将计量的蓖麻油、DMTDA、改性或未改性粉煤灰加入圆底单口
烧瓶中,加入丙酮以降低粘度,恒温油浴锅内磁力搅拌,在105℃下抽真空脱水
2h。
然后降温至65℃后出料,干燥条件下密封保存。
(3)在65℃条件下,将A组分与B组分倒入烧杯中混合,搅拌均匀后浇入
模具内,固化成型,标准条件下养护48h后脱模。
2. 结果与讨论
2.1聚氨酯/粉煤灰的SEM
图1为聚氨酯/未改性粉煤灰和聚氨酯/改性粉煤灰复合材料的表面SEM照片。
通过比较图a和图b发现,用KH-560改性后的聚氨酯/改性粉煤灰与改性前有明
显的区别。
改性后的复合材料表面平整、光滑。
由此可见,用KH-560改性后的
粉煤灰加入到聚氨酯基体后,可均匀的分散于基体中,避免了自身的大量团聚。
这是因为硅烷偶联剂与粉煤灰表面羟基发生化学反应,形成一层偶联剂单分子层,粉煤灰表面由亲水性变为疏水性,表面的羟基数量大大减少,从而使得粒子间的
团聚现象得到明显改善,界面的相容性提高。
a
b
图1a、b聚氨酯/粉煤灰、聚氨酯/改性粉煤灰扫描电镜图像
2.2 聚氨酯/粉煤灰复合材料热重分析(TGA)
图2 聚氨酯/粉煤灰TGA图
为了研究粉煤灰对复合材料热性能的影响,利用热失重分析(TGA)对聚氨
酯/粉煤灰复合材料热性能进行了研究。
图2中A、B、C分别是聚氨酯弹性体、
聚氨酯/未改性粉煤灰复合材料和聚氨酯/改性粉煤灰复合材料的热失重曲线。
对
于聚氨酯弹性体(PU),第一分解阶段在200~250℃温度范围内,这主要是残余
水蒸发及低聚物损失造成的;第二阶段在250~400℃范围内,这是由于PU硬段分
解造成的;第三阶段在400~700℃范围内,对应的是PU软段的分解。
B、C在二
三阶段的分解温度都比原始PU样品提高了,C比B提高的温度更高。
这可能是因
为粉煤灰和大分子链交联阻止了聚氨酯分子链的运动。
此外,偶联剂将粉煤灰与
聚氨酯基体形成紧密的一体,阻止了分子链的运动。
粉煤灰在后期可以作为一个
良好的热覆盖层,从而使PU基材避免直接受热分解。
2.3 聚氨酯/粉煤灰复合材料的力学性能
聚氨酯/粉煤灰填充材料中,随着粉煤灰含量的增加,A、B分别为聚氨酯/未
改性粉煤灰和聚氨酯/改性粉煤灰复合材料。
在A、B曲线中,随着粉煤灰掺量的
增加抗压强度也随之增加。
当粉煤灰含量为70%时,抗压强度达到最大值,随后
逐步下降。
A与B比较,B各点的抗压强度均比A高。
这是因为经硅烷偶联剂改
性的复合材料,在粉煤灰颗粒表面形成由偶联剂与其基团反应形成的功能性表面,进而与聚氨酯基体官能团反应,消除两物质间界面,使得改性粉煤灰与有机物更
紧密的结合在一起。
硅烷偶联剂起到了界面间“桥”的作用,从而使得无机—有
机物之间的相容性得到较大改善,使得B的抗压强度提高。
3 结论
经硅烷偶联剂(KH560)改性粉煤灰制成的聚氨酯/改性粉煤灰复合材料从表
面微观结构观察可以看出,具有较好的界面相容性;同时热稳定性优于聚氨酯/
未改性粉煤灰复合材料;抗压强度性能优于聚氨酯/未改性粉煤灰复合材料、纯
聚氨酯弹性体,基本能够满足工业生产的应用要求。
参考文献:
[1] Jiri G D. Handbook of Thermoplastic Elastomers [M].2nd ed.New York:Van Nostrand Reinhold,2014:233-253.
[2] Qixiang Ma, Jingrong Zhu.Research on structure and performance of polyurethane elastomer/superfine talcum powder composite[J].Earth and Environmental Science ,2020(32):1~7.
[3] 陈宇飞,岳春艳.有机蒙脱土-改性 Al2O3/聚氨酯弹性体复合材料的微
观形貌及力学性能[J].复合材料学报,2019(11):2596~2602.
1。