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硬硅钙石型硅酸钙纤维的合成和应用

张瑞芝

  能源是人类生存和发展的重要物质基础,_21世纪以来,节能和减排已成为世界各国发展的共同目标,保温绝热材料得到了大量开发与应用。硬硅钙石型硅酸钙具有导热系数低、质轻、高强度、耐高温等优良性能,成为最有前途的绝热材料之一。本文研究了动态水热条件对硬硅钙石型硅酸钙形成的影响,并研究不同添加剂对其产物结晶性能及形貌的影响。通过热分析、热导率测试确定其保温绝热性能,将所制得的硬硅钙石纤维作为添加剂研究涂料的保温绝热性能。主要结论如下: (1)利用动态水热法制取硬硅钙石型硅酸钙时,硅质原料的活性对水热产物的形成起着决定性作用。非晶质的硅胶活性很大,易于制备出结晶完好的硬硅钙石纤维,但较难形成中空的二次粒子球;;晶态SiO_2活性低,需要更长的保温时间,较难得到结晶完美的硬硅钙石纤维。钙质原料对制得的硬硅钙石型硅酸钙的结晶度有较大影响,1000℃煅烧CaCO_3得到的CaO对水热合成硬硅钙石晶体更为有利,且结晶性更好。反应温度和保温时间对水热反应产物有很大的影响,在220℃时,以硅胶为原料反应30 h能得到结晶完好的硬硅钙石纤维,以SiO_2为原料时要保温50 h才能得到结晶较好的硬硅钙石晶体。热分析表明所制得的样品在100~1000℃具有很好的稳定性能,具有较好的高温绝热性能。 (2)添加剂的种类与用量对硬硅钙石型硅酸钙的形成及其形貌都有很大的影响。XRD与SEM表明适量的CTAB、V_2O_5能促使硅胶与新制CaO形成结晶性好的中空硬硅钙石二次粒子,CaCl_2则不利于硬硅钙石的形成;;CaCl_2、Sr(NO_3)_2、ZrOCl_2用量较多时不利于晶态SiO_2反应生成硬硅钙石型硅酸钙,CTAB、F1_27等表面活性剂不利于硬硅钙石的形成,但适量的KOH能促进硬硅钙石的生成并形成中空的二次粒子。这是由于CTAB能降低硅质原料表面浸润性从而使反应活性降低,有利于硅胶体系形成中空的硬硅钙石二次粒子,而不利于晶态SiO_2体系中硬硅钙石的形成;;添加适量的KOH有利于晶态SiO_2的溶解,从而有利于硬硅钙石的生成。 (3)采用乳液聚合制备了苯丙乳液与纯丙乳液,利用自制的苯丙乳液添加硬硅钙石型硅酸钙作为填料,制得了保温绝热涂料。对硬硅钙石及添加硬硅钙石纤维的涂料进行了热导率测试,结果发现硬硅钙石的室温热导率可以达到0.0488W/(m·K),添加硬硅钙石纤维的涂料室温热导率约为0.050 W/ (m·K)。……   
[关键词]:动态水热法;硬硅钙石;添加剂;二次粒子;绝热涂料
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:长沙理工大学2010年