【正文】 ............................................ 21 P/M=1∶ 4時(shí)試樣的 TG/DTG圖及分析討論 .............................................. 21 磷酸鹽水泥強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)的分析與討論 ............................................................. 22 第 4章 結(jié) 論 .................................. 24 致 謝 ....................................... 25 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 3 參考文獻(xiàn) ....................................... 26 附錄一 抗壓強(qiáng)度曲線 附錄二 文獻(xiàn)翻譯 附錄三 英文原文 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 4 中文摘要 本實(shí)驗(yàn)研究了磷酸 鹽水泥，探索了其摻雜物種類、摻雜溫度、反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)粘合劑性能的影響，并對(duì)結(jié)構(gòu)、性能、熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。 闡述了磷酸鹽水泥的組成和對(duì)各種組成材料的要求以及磷酸鹽水泥的性能。其基本材料是重?zé)趸V和聚磷酸鹽。闡明了磷酸鹽水泥材料配方中氧化鎂與磷酸鹽性質(zhì)及其配比對(duì)水泥性能的影響。 通過對(duì)試樣進(jìn)行 TG/DTG分析， 分析 了水泥的熱分解機(jī)理。用于磷酸鹽水泥的氧化鎂粉末的最主要的特征就是它的反應(yīng)活性。 氧化鎂的煅燒溫度越高，其活性越低 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，重?zé)幕钚匝趸V和聚磷酸鹽是制備氧化鎂水泥的理想材料。 關(guān)鍵詞 ：無機(jī)粘合 劑 磷酸鹽水泥 熱穩(wěn)定性 強(qiáng)度 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 5 ABSTRACT In this experiment we did some works with phosphate cement. This text investigates adulterant category, blend temperature and reaction time etc. conditions to affect the adhesive capability, and carried on analysis to the structure, function, thermostability. The position and properties of phosphate cement ,the requirement of its materials needed are discussed. Its positional materials are heavy burnt magnesia and polyphosphatic solution. Meanwhile, we did a TG/DTG analysis with the sample, analyzed the deposing mechanism of the cement. The characteristic of magnesium oxide powder that used for phosphate cement is its reaction activity. The activity of the magnesium oxide that calcined by high temperature (also named deadburned magnesia) is lower than that by low temperature. The effect of features, the amount of magnesium oxide and phosphate on the cement properties are described . It can be used in large fabrication repairing and in industrial waste disposal. KEYWORDS inanic adhesive 。 phosphate cement； thermostability； intension 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 6 前 言 磷酸鹽水泥 (MPC)是一種適用于陜速搶修機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路、橋梁等建筑工程的新型膠凝材料，是近年來國(guó)際前沿研究課題之一，而當(dāng)前我國(guó)對(duì)該類材料的研究偏少。許多重要的混凝土結(jié)構(gòu)如高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道、橋梁等一旦出現(xiàn)破壞，將造成巨大的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失，需花巨額資金來修復(fù)它們。這些問題有相當(dāng)一部分是因?yàn)椴捎脗鹘y(tǒng)的修補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，將導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間中斷結(jié)構(gòu)物的使用。采用快凝特種修補(bǔ)材料如磷酸鹽水泥可使結(jié)構(gòu)物快速 恢復(fù)使用，使經(jīng)濟(jì)損失大幅度降低。 為了保證混凝土修補(bǔ)成功和耐久，修補(bǔ)材料除了本身具有高的強(qiáng)度外．與舊混凝土之間具有良好的粘結(jié)和性能匹配，及體積穩(wěn)定性高等特性非常重要。已有的研究結(jié)果表明磷酸鹽基修補(bǔ)材料完全具備了這些性能，同時(shí)熱膨脹系數(shù)和彈性模量與普通硅酸鹽水泥混凝土相近，也不存在如環(huán)氧樹脂等有機(jī)修補(bǔ)材料那樣的老化問題。此外．磷酸鹽水泥具有非常快的強(qiáng)度發(fā)展和高的耐久性如耐磨性、防鋼筋銹蝕性、抗鹽凍性能等。因此．磷酸鹽水泥非常適合于高速公路、機(jī)場(chǎng)跑道、橋梁、城市主干道等混凝土工程的快速修補(bǔ)與搶修，也可用來結(jié)構(gòu)加固 與補(bǔ)強(qiáng)，以及混凝土制品廠破損制品的修復(fù)等。 開展磷酸鹽水泥的水化機(jī)理、水化產(chǎn)物、性能特點(diǎn)及其應(yīng)用等方面的研究具有顯著的經(jīng)濟(jì)、軍事效益。 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 7 第 一 章 文獻(xiàn)綜述 ． 粘接基礎(chǔ) 凡能把同種的或不同種的固體材料表面連接在一起的媒介物質(zhì)統(tǒng)稱膠粘劑，膠粘劑也稱膠粘劑。通過膠粘劑的粘接力使固體表面連接的方法叫粘接或膠結(jié)。被粘合的固體材料稱被粘物。 粘接技術(shù)在工業(yè)上和焊接、 鉚接及螺栓連接等都是連接材料的工藝技術(shù)，但粘接技術(shù)比焊接、鉚接及螺栓連接技術(shù)更復(fù)雜、更廣泛。近代的粘接技術(shù) 和膠粘劑的研究是一門多學(xué)科性的邊緣學(xué)科。它是在高分子化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，膠體化學(xué)和材料力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)科學(xué)。 數(shù)千年前，人類就意識(shí)到自然界中的粘接現(xiàn)象，例如甲殼動(dòng)物牢固地粘貼于巖石等。自然界存在的粘接現(xiàn)象啟發(fā)人類利用粘接作為連接物體的方法。早期的膠粘劑都來源于天然物質(zhì)，例如用來粘編發(fā)髻汁、血膠；用來粘合箭頭、矛頭的松脂、天然瀝青以及淀粉、骨膠、石灰、硅酸鹽等。在古代，人們把粘接技術(shù)看作為一種神秘的、不外傳人的專匠工藝 [1]。 我國(guó)是應(yīng)用膠粘劑最早的國(guó)家之一。據(jù)文字記載和出土文物的考察證實(shí)，我國(guó)遠(yuǎn) 在秦、漢時(shí)代就有粘接箭羽、泥封和建筑上應(yīng)用粘接技術(shù)的記錄 [2]。 [3] 膠粘劑是以粘料為主劑，配合各種固化劑、增塑劑、稀釋劑、填料以及其他助劑等配制而成。最早使用的膠粘劑大都是來源于天然的膠粘物質(zhì)，如淀粉、糊精、骨膠、魚膠等，用水做溶劑，通過加熱配制而成。由于組分較為單一，不能適應(yīng)各種用途上的要求；當(dāng)今的膠粘劑大都是采用合成高分子化合物為主劑，制成的膠粘劑有良好的粘接性能，可供各種交接場(chǎng)合使用。 無機(jī)膠粘劑 無機(jī)膠粘劑的概述 多年來，人類對(duì)有機(jī)膠粘劑的研 究和報(bào)導(dǎo)最多。但在高溫下經(jīng)常使用的玻璃，陶瓷和金屬等無機(jī)材料，其加工性能和有機(jī)高分子材料相比差的多，特別是陶瓷，加工性能更差，若想制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器件，不僅在技術(shù)上很困難，而且成本貴。假如使用無機(jī)膠粘劑將無機(jī)材料粘合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器件，不僅能夠提高生產(chǎn)力，還能改善其機(jī)械性能。 1980 年 12 月在秦中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 8 始皇陵西側(cè)出土的一組銅車馬，在修復(fù)中發(fā)現(xiàn)，固定銀件的是一種無機(jī)膠粘劑 [4]。隨著航天航空技術(shù)的飛速發(fā)展，迫切需要具有耐高溫性能的非金屬新型材料，于是促進(jìn)了無機(jī)膠粘劑的研究及其開發(fā)應(yīng)用。 無機(jī)膠粘劑 (Inanic Adhesives)已列入美國(guó)化學(xué)文摘 (CA)的關(guān)鍵詞索引中，無機(jī)膠粘劑方面的報(bào)導(dǎo)有幾十篇。 以日本木村馨為首的科學(xué)家就有關(guān)無機(jī)膠粘劑的研制發(fā)表了一系列綜合性文章，系統(tǒng)地闡述了無機(jī)膠粘劑的分類、組成、固化反應(yīng)及主要性能，并指出了其應(yīng)用前景。 1974年蘇聯(lián)出版了《無機(jī)膠粘劑》專著。 并于 1986年再版發(fā)行。 1979年我國(guó)首次在《科學(xué)實(shí)驗(yàn)》上發(fā)表無機(jī)膠粘劑的研制工作。 80年代，我國(guó)把膠粘劑作為精細(xì)化工的 —個(gè)很重要研究方向加以發(fā)展，并取得顯著成就。 無機(jī)膠粘劑的特點(diǎn) 一般來說，無機(jī)膠粘劑具有以下 特點(diǎn) [5]： ：無機(jī)膠粘劑本身可以承受 1000℃ 左右或更高的溫度。 。 。 。其彈 性模量比有機(jī)膠粘劑高一個(gè)數(shù)量級(jí)。故無機(jī)膠粘劑套接強(qiáng)度高，硬度大；對(duì)平面對(duì)接、搭接、沖擊、剝離強(qiáng)度較低。改進(jìn)的方法有： ⑴ 使其形成無機(jī)大分子，如 SiOSi , POP 鍵； ⑵ 在無機(jī)膠粘劑中引進(jìn)有機(jī)改性組分。 、耐酸堿性差。 無機(jī)膠粘劑的反應(yīng)機(jī)理 [6] 膠粘劑最重要的性質(zhì)是必需具備粘合性，如果其是結(jié)構(gòu)膠粘劑，則還需具備高強(qiáng)度。強(qiáng)度決定于膠粘劑的內(nèi)聚力、被粘 合材料的強(qiáng)度、膠粘劑和被粘材料間的粘合力 [7]。三者之間最弱的力則是強(qiáng)度的控制因素，所以具有粘合力的同時(shí)保持高的內(nèi)聚力是粘合技術(shù)的主要問題。根據(jù)膠粘劑的吸附理論，粘合力包括表面濕潤(rùn)，膠粘劑分子向被粘物表面移動(dòng)、擴(kuò)散和滲透、膠粘劑與被粘物表面形成物理化學(xué)結(jié)合以及機(jī)械結(jié)合等一系列過程 [8]。表面張力小的物質(zhì)容易濕潤(rùn)，所以在膠粘劑中加表面活性劑以降低其表面張力。當(dāng)膠粘劑分子帶極性部分和被粘物表面帶相反極性部分之間的距離達(dá)到 51010m 以下可產(chǎn)生物理化學(xué)結(jié)構(gòu) [9]，所謂物理化學(xué)結(jié)構(gòu)是以主價(jià)鍵結(jié)合，如離子鍵、共價(jià) 鍵、配位鍵等化學(xué)價(jià)鍵。也可以是次價(jià)鍵結(jié)合，如氫鍵、范德華力、偶極力、誘導(dǎo)偶極力、色散力。在膠粘劑中起主要作用的是配位鍵和范德華力。即使是加工精細(xì)的被粘物表面，從微觀來看仍有許多微孔，流動(dòng)性的膠粘劑就能滲透入這些微孔，形成釘形、溝形、根形等機(jī)械結(jié)合。滲透的程度與微孔深度、孔徑、壓力成正比，與膠粘劑分子的形狀和微孔的形狀也有關(guān)系。擴(kuò)散理論則認(rèn)為自粘是同種分子的擴(kuò)散，互粘是不同分子的擴(kuò)散，均是大分子本身或其鏈段的熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散 [10]。假如膠粘劑是液態(tài)，被粘物在液化中的擴(kuò)散是顯著的，實(shí)際上可認(rèn)為是一種溶解過程。雙電層 理論認(rèn)為粘合是帶電中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 磷酸鹽水泥的研究 9 粒子在不同相內(nèi)因性質(zhì)差異而引起的轉(zhuǎn)移，粘合功能等于電容瞬時(shí)放電量。研究者依據(jù)相關(guān)理論，研究制得以無機(jī)材料為主的