【正文】 一． 無(wú)機(jī)保溫材料 1，巖棉制品 歐洲大部分國(guó)家和日本等國(guó)家應(yīng)用巖棉制品較多，期品種多達(dá)幾十種。最近，有的公司還開(kāi)發(fā)出一種硅藻土水性涂料，使用這種涂料能夠進(jìn)一步加強(qiáng)硅藻土裝修材料的環(huán)保效果。 日本北見(jiàn)工業(yè)大學(xué)的研究成果表明，用硅藻土生產(chǎn)的室內(nèi)外涂料、裝修材料除了不會(huì)散發(fā)出對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)外，還有改善居住環(huán)境 的作用。 應(yīng)用硅藻土優(yōu)點(diǎn)：防曬性強(qiáng)、體質(zhì)軟輕、能消除皮革污染 （ 11）硅藻土應(yīng)用在蚊香屬優(yōu)質(zhì)填料，硅藻土能吸附藥物提高殺蚊蟲(chóng)效果。 （ 6） 造紙業(yè)：辦公用紙、工業(yè)用紙等各種紙張； 應(yīng)用硅藻土優(yōu)點(diǎn)：體質(zhì)輕軟，細(xì)度在 120 目至 1200 目范圍內(nèi)，硅藻土的加入能使紙張平滑，重量輕，強(qiáng)度好，減少因濕度變化而引起伸縮，在卷煙紙中可調(diào)節(jié)燃燒率，無(wú)任何毒性副作用，在濾紙中可提高濾液澄清度，并使濾速加快。 應(yīng)用硅藻土優(yōu)點(diǎn)：吸附性能強(qiáng)、容重輕、細(xì)度均勻、 PH 值中性且無(wú)毒，混合均勻性好。硅藻土顆粒細(xì)密而又多孔隙 ,顆粒大小和形狀通常也是不規(guī)則的 ,粉粒直 徑通常僅僅只有幾微米。其中 SiO2 的含量是評(píng)價(jià)硅藻土質(zhì)量的重要參數(shù)， SiO2 含量越高，說(shuō)明其質(zhì)量越好。 硅藻土的來(lái)源 硅藻土是一種 硅質(zhì)巖 石，主要分布在中國(guó) （如圖 我國(guó)近年來(lái)硅藻土產(chǎn)量分布）、美國(guó)、丹麥、法國(guó)、蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國(guó)。硅藻土壁材無(wú)毒、無(wú)害，施工后，除水分揮發(fā)外，不會(huì)再揮發(fā)出其它物質(zhì)，沒(méi)有游離單體之類(lèi) VOC 的危害問(wèn)題，從根本上避免了室內(nèi)空氣的污 染。在地區(qū)分布上，以吉林最多，占全國(guó)儲(chǔ)量的 ％，云南、福建、河北等地次之。最初用于吸收硝化甘油 ,進(jìn)入 20 世紀(jì)后 ,美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥等國(guó)的硅藻土工業(yè)穩(wěn)定并持續(xù)發(fā)展 ,到了 50 年代 ,產(chǎn)品品已遍及生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域 , 用于過(guò)濾 ,保溫材料 ,填料和催化劑載體等領(lǐng)域的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已基本定型 ,產(chǎn)品總量達(dá)100 萬(wàn)噸 ,而后 ,硅藻土工業(yè)隨世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展。硅藻土具有密度小、多孔性、比表面積大、耐酸、耐堿、吸附性好、絕緣等特性 , 而且中國(guó)硅藻土礦儲(chǔ)量豐富 , 故而硅藻土作為一種新型的室內(nèi)裝飾材料近年來(lái)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。 ................................................. 27 膠粉的加入對(duì)改性 硅藻土的影響。我國(guó)的 硅藻土資源豐富，主要集中在東部及西南地區(qū)。傳統(tǒng)的泥土墻、白灰墻等自然素材在歷史上都有很長(zhǎng)時(shí)期的應(yīng)用。但可以認(rèn)為，隨著改革開(kāi)放和科學(xué)研究的深入，相關(guān)部門(mén)的關(guān)注 ，我國(guó)硅藻土資源的綜合利用水平與國(guó)外的差距將逐步縮小。而硅藻土的主要組成 硅藻，則是一種生活在海洋中的藻類(lèi)， 硅藻種類(lèi)多、數(shù)量大，因而被稱(chēng)為海洋的“草原”。 C在電子顯微鏡下可以觀察到特殊多孔的構(gòu)造（如圖 所示）。 隨著人們對(duì)新型無(wú)機(jī)材料的認(rèn)識(shí)不斷加深，硅藻土也越來(lái)越多的受到國(guó)內(nèi)科學(xué)家們的關(guān)注，現(xiàn)已主要應(yīng)用在如下領(lǐng)域： （ 1） 農(nóng)藥業(yè)：可濕性粉劑、旱地除草劑、水田除草劑以及各種生物農(nóng)藥。 應(yīng)用硅藻土優(yōu)點(diǎn)：硅藻土應(yīng)在水泥中作添加劑，在生產(chǎn)水泥中加 5%硅藻土，可提高搞強(qiáng)度 ZMP，水泥中 SiO2 變活性，可作為搶險(xiǎn)水泥作用。 （ 9） 拋光磨擦業(yè)：車(chē)輛中的剎車(chē)片拋光、機(jī)械鋼板、木材家具、玻璃等。 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 8 改性硅藻土在國(guó)外的應(yīng)用 上世紀(jì) 80 年代以來(lái)，日本住宅的室內(nèi)裝修使用了大量含有眾多化學(xué)物質(zhì)的裝飾材料，引發(fā)了“室內(nèi)裝修污染綜合癥”，影響了一些人的身體健康。這類(lèi)添加有特殊材料的高檔制品采用優(yōu)質(zhì)的硅藻土，并添加食鹽、蘇打灰或者光催化劑等添加物，在約 1100 攝氏度高溫的窯中除去不純有機(jī)物、碳等物質(zhì)，燒制成各種各樣高檔、華麗的硅藻土室內(nèi)裝修材料。 3)無(wú)機(jī)多孔保溫材料：如泡沫水泥板、加氣混凝土、微孔硅酸鈣、復(fù)合硅 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 9 酸鹽、泡沫玻璃。 巖棉制品種類(lèi)： a） 巖棉板、巖棉氈 在成綿的同時(shí)加入粘結(jié)劑（酚醛樹(shù)脂），粘結(jié)劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 1%3%之間，然后經(jīng)過(guò)一系列工藝后形成巖棉制品。 d） 巖棉保溫帶制品 巖棉保溫帶制品是用巖棉板產(chǎn)品，運(yùn)送至單獨(dú)的保溫帶機(jī)組，按產(chǎn)品厚度要求，切成巖棉條，在進(jìn)行下一道工序粘合，就可以得到了。化學(xué)性能穩(wěn)定，可保證長(zhǎng)期使用。 2） 在加工以及施工方面很方便，可以根據(jù)用途來(lái)對(duì)產(chǎn)品的像厚度，形狀等進(jìn)行加工。 7） 還有一點(diǎn)也就是在外表看來(lái)更加美觀，同時(shí)又從成本上面分析可以得到其經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)品可以覆在鋁箔等材料上，就會(huì)更具有美 觀，增 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 11 加效果的優(yōu)點(diǎn)。 d） 工業(yè)上的保溫玻璃棉板 [16]工業(yè)上的保溫玻璃棉管道制備要求相對(duì)較高，需要其有著光滑的表面、并且有著平整性，同時(shí)還得耐磨、看起來(lái)還要美觀，適用于那些對(duì)著外表有很高要求的管道。 2） 硅酸鋁也為無(wú)機(jī)材料，所以無(wú)腐蝕性，呈現(xiàn)出中性，穩(wěn)定性好。 主要產(chǎn)品種類(lèi)根據(jù)用途的不同，并且參加不同的粘結(jié)劑，在經(jīng)過(guò)配合、成型、養(yǎng)護(hù)以及形成不同性能的成品。廣泛應(yīng)用與石油、化工、冶金、電力、紡織、機(jī)械等保溫材料。 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 14 紙面石膏板起源 19 世紀(jì)的美國(guó) [17]，并在二戰(zhàn)發(fā)展起來(lái)，隨后在世界各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相得到發(fā)展廣泛應(yīng)用。 5） 防水性：防水紙面石膏板主要用于建筑中有防水和潮濕要求的部位，它是石膏板制品的主要品種之一 [19]。該板具有優(yōu)良的防火性能，具有很好的裝飾效果。主要是以植物秸稈為原料，沒(méi)有添加粘結(jié)劑，并且不需要切割粉碎。同時(shí)也就導(dǎo)致了其實(shí)還并沒(méi)有被大規(guī)模的開(kāi)發(fā)和利用，被利用和開(kāi)發(fā)的也只有小部分，競(jìng)爭(zhēng)力其實(shí)也并不高。也沒(méi)有深加工，應(yīng)該系統(tǒng)的研究天然硅藻土的改性處理工藝，并加以研究和利用。在實(shí)驗(yàn)中主要起到產(chǎn)品定型和增加產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度的作用，作為粘稠劑使用。作為粘稠劑使用。 水 ：自來(lái)水以及去離子水 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 18 實(shí)驗(yàn)儀器 行星式球磨機(jī) 型號(hào)： QM1SP4 行星式球磨機(jī)是混合、細(xì)磨、小樣制備、納米材料分散、新產(chǎn)品研制和小批量生產(chǎn)高新技術(shù)材料的必備裝置。并且最后對(duì)其進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、最大載荷、吸水率、軟化系數(shù)以及耐腐蝕性測(cè)試。 表 不同溫度下的天然硅藻土強(qiáng)度 天然硅藻土、鋁粉等 材料 研磨均勻 加入膠粉、水泥、水?dāng)嚢杈? 放置一會(huì)、成模 性能測(cè)試 165℃烘干 3h、成型 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 24 烘干溫度 硅藻土質(zhì)量 /g 水質(zhì)量 /g 140℃ 150℃ 160℃ 170℃ 180℃ 190℃ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中吸水率測(cè)定方法 查閱相關(guān)文獻(xiàn)制定出本次試驗(yàn)中吸水率 A 的測(cè)定方法 [29]。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中抗壓強(qiáng)度的測(cè)試 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中抗壓強(qiáng)度的測(cè)試用微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)得，首 先先對(duì)機(jī)器進(jìn)行預(yù)熱 15 分鐘，裝上夾具，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，如載荷量程、變形類(lèi)型、試驗(yàn)速度等參數(shù)。 烘干溫度對(duì)硅藻土板材的影響。 表 不同溫度下的天然硅藻土強(qiáng)度 烘干溫度 硅藻土質(zhì)量 /g 水質(zhì)量 /g 強(qiáng)度 /MPa 140℃ 150℃ 160℃ 170℃ 180℃ 190℃ 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 28 有上述表格我們可以做出下述圖 140 150 160 170 180 1902 .02 .42 .83 .23 .64 .04 .44 .85 .25 .66 .06 .46 .87 .27 .68 .0抗壓強(qiáng)度MPa烘干溫度℃ 不同烘干溫度下的抗壓強(qiáng)度 圖 烘干溫度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系 天然硅藻 土在不同的溫度下烘干后強(qiáng)度不同，從上圖我們可以看出，天然硅藻土抗壓強(qiáng)度隨著溫度的升高而變化，水化后硅藻土強(qiáng)度不同，在 170℃以前天然硅藻土抗壓強(qiáng)度隨著溫度的上升而強(qiáng)度增大，而在之后，抗壓強(qiáng)度隨著溫度的升高開(kāi)始慢慢下降，這是因?yàn)樵诘蜏氐臅r(shí)候，天然硅藻土中水化后顆粒結(jié)合不好，隨著溫度的增高，顆粒之間結(jié)合增強(qiáng)，所以強(qiáng)度增高。吸水率 ? ?? ? %100/ ??? nnmA 由這個(gè)公式計(jì)算得到的，然后填入下面表格。 2） 從圖中可以看出在加入相同的酚醛樹(shù)脂和膠粉量時(shí)，加膠粉的抗壓強(qiáng)度高于加酚醛樹(shù)脂的抗壓強(qiáng)度。 1） 放入烘箱中烘 3h 在溫度 170℃ 2） 取出后用天平稱(chēng)重量 3） 記錄數(shù)據(jù) 4） 然后將其中相同的一塊放入水中，浸泡 24h 后取出再稱(chēng)重 5） 另一塊相同的放入到微機(jī)萬(wàn)能機(jī)上測(cè)抗壓強(qiáng)度 6） 記錄數(shù)據(jù) 7） 計(jì)算吸水率 8） 繪制吸水率關(guān)系圖 9） 繪制相關(guān)圖形。 5） 在上述相同條件下，隨著水泥量的增加，脫硫石膏量的減少，樣品的吸水率下降。摻入量增加會(huì)是體積密度增大。 可以得出樹(shù)脂含量在 10%左右最好，為了計(jì)算方便，選取 10%。但是太快的發(fā)泡也會(huì)有副作用，所以選擇 50℃發(fā)泡 即可。 所以通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及測(cè)試的出的結(jié)果分析，巖棉和脫硫石膏硅藻土改性板材的選取上，添加巖棉和脫硫石膏意義不大，所以目前初步確定的主要材料有天然硅藻土、水泥和膠粉三種。 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 34 表 樣品不同配比下的抗壓強(qiáng)度以及吸水率 樣品 抗壓強(qiáng)度 吸水率 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26304050607080抗壓強(qiáng)度MPa質(zhì)量 % 摻入硅藻土的抗壓強(qiáng)度 摻入巖棉的抗壓強(qiáng)度 圖 巖棉和脫硫石膏對(duì)制品強(qiáng)度的影響 由圖中以及上述表中可以得到以下結(jié)論。 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 32 加入膠粉或酚醛樹(shù)脂量 % 吸水率 /% 0 酚醛樹(shù)脂 膠粉 圖 膠粉以及酚醛樹(shù)脂的加入對(duì)硅藻土的吸水率影響 從上圖以及上表可以看得出膠粉和樹(shù)脂的加入都使硅藻土的吸水率增加，由于本身兩種材料都易吸水，又可以得出硅藻土的吸水率隨著摻入量的增多使其吸水率增加。 1） 烘干溫度相同 2） 烘干時(shí)間相同 3） 26 組中，只有膠粉的量和硅藻土量變化。所以煅燒溫度初步定與在 170 攝氏度左右，用經(jīng)過(guò) 170 攝氏度處理后的天然硅藻土作為為原料制備樣品。然后將烘干后的硅藻土用電子天平分別稱(chēng)取 5 克，放入小坩堝中，將小坩堝標(biāo)記為 7。 1） .新的試驗(yàn) 2） .系統(tǒng)設(shè)置運(yùn)行參數(shù) 3） .清零 4） .run 5） .高峰 6） .停止 7） .記錄 實(shí)驗(yàn)樣品在鹽水中的測(cè)試 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 26 1）取出五個(gè) 100ml燒杯，分別標(biāo)記為 1,2,3,4,5。 公式如下： ? ?? ? %100/ ??? nnmA （ ） 說(shuō)明： A— 吸水率，（ %） n — 樣品吸水前的質(zhì)量， （ g） m— 樣品吸水后的質(zhì)量， （ g） 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中軟化系數(shù) B 的測(cè)量 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 25 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中本次試驗(yàn)軟化系數(shù)測(cè)量用抗壓強(qiáng)度軟化系數(shù) [30]。 圖 天然硅藻土處理工藝流程圖 天然硅藻土自然干燥 研磨、篩分 不同溫度烘干 稱(chēng)量、配料攪拌 成型 性能測(cè)試 放入烘箱烘干 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 22 圖 鋁粉處理工藝流程圖 圖 實(shí)驗(yàn)中需要確定的 參數(shù) 鋁粉 烘干 80℃ 24h 研磨、篩分 改性硅藻土板材 選擇無(wú)機(jī)添加 劑研究 水泥的比例 選擇巖棉作對(duì)比試驗(yàn) 選擇膠粉和樹(shù)脂的一種及用量 發(fā)泡劑、增稠劑等用量的確定 大連工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)論文 23 圖 硅藻土改性板材制備工藝流程 對(duì)脫天然硅藻土進(jìn)行前處理及選定溫度 首先對(duì)天