论文部分内容阅读
地质聚合物（简称地聚物,Geopolymer）是由铝硅酸盐矿物和固体工业废弃物等原料、通过激发剂激发而聚合得到的的无机胶凝材料,是一种具有三维非晶结构的铝硅酸盐无机聚合物,属于无机非金属材料类。地质聚合物是近年来材料领域的研究热点之一,具有原料廉价、工艺简单、低污染、低能耗、耐腐蚀、耐高温、耐久性、力学性能好等良好性能。本论文以超细高岭土为原材料,将碳纳米管等一维材料和其复合制备增强型地质聚合物复合材料,研究其微观结构、电学性能及力学性能。（1）将酸化多壁碳纳米管（ο-MWNTs）作为增强材料添加到地质聚合物中,成功的制备了碳纳米管增/地质聚合物复合材料（CNTs/GP）。微结构显示地质聚合物基体中有少量蜷曲的碳纳米管;与纯地质聚合物相比,CNTs/GP的抗压强度整体下降,当添加1wt.%的CNTs/GP,复合材料的抗压强度为31.4MPa,降低了13.25%;尽管抗压强度下降了,但是随着CNTs含量的增加,地质聚合物复合材料的导电率增加。这些结果意味着酸化碳纳米管尽管有一定的水分散性,但是其亲水性不足以使其在地质聚合物基体中分散良好;相反,CNTs在基体中团聚比较严重,导致地质聚合物的抗压强度改善不佳,而CNTs与地质聚合物界面的孔隙是应力集中的源头,也导致CNTs的添加使抗压强度下降。（2）为了进一步改善地质聚合物的综合性能,将CNTs与银纳米线（AgNWs）共混后添加到地质聚合物的前驱体中,成功制备了三元复合的CNTs/AgNWs/GP复合材料。添加的CNTs和AgNWs两种杂化纤维对地聚物的抗压强度有一定的改善,1wt.%CNTs/1wt.%AgNWs的添加能将地质聚合物的抗压强度提高到50.91MPa,与纯地质聚合物相比,提高了40.6%。（3）采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅包覆多壁碳纳米管杂化材料（SiO2-MWNTs）,以该杂化物为增强材料,将其与偏高岭土混合,加入水玻璃和氢氧化钠制成的碱激发剂,制备了SiO2-MWNTs/GP复合材料,对地质聚合物复合材料进行了红外光谱（FIIR）、热失重分析（TGA-DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、导电率、抗压强度等表征,研究增强材料对地质聚合物微结构和性能的影响。研究结果显示一定含量增强材料的加入提高了地聚物的抗压强度,当SiO2-MWNTs的添加量为0.5wt.%时,地质聚合物的抗压强度为59.5 MPa,比纯地质聚合物的抗压强度增加了64.4%;同时,地质聚合物复合材料的导电率均随SiO2-MWNTs含量的增加而增加。当SiO2-MWNTs添加量达到20%时,导电率达到20×10-66 S/cm。比低含量添加剂要高出一个数量级。