人造彩砂的合成及其耐磨性探究

发布时间：2017-07-28 09:33

  本文关键词：人造彩砂的合成及其耐磨性探究

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【摘要】：彩砂在现代的建筑装饰领域中,拥有着重要的地位,然而天然彩砂的矿物资源被开采的越来越少,濒临枯竭,已满足不了建筑市场对彩砂的需求。由此人造彩砂越来越受到人们的青睐,人造彩砂代替天然彩砂是必由之路,但彩砂研究报道较少,结合彩砂的实际应用得知,现市场上人造彩砂种类少,而且耐磨性较差,难以代替天然彩砂进行广泛应用。本文分别采用聚合法和煅烧法制备人造彩砂,探究影响人造彩砂耐磨性的因素,并结合实际应用,完成初步工艺设计计算,技术经济分析和环境评价。利用相反转法制备水性环氧树脂,以此作为粘结剂,与铁红颜料、石英砂、固化剂混合干燥,制得聚合人造彩砂,SEM显示彩砂表面有大块颜料的团聚体。采用不同浓度、不同类型的分散剂如：聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、油酸钠(SO)等对颜料进行预处理,提高聚合人造彩砂的耐搅拌性能。结果表明：加入SO分散剂1.5mM时,颜料分散稳定性达到最佳,SEM显示彩砂表面的颜料颗粒变小且分散均匀,搅拌后的彩砂颜色较为鲜艳,人造彩砂在搅拌使用时的颜料脱落情况得到显著改善。采用磷酸与氢氧化铝在90-100℃的水热环境下,合成磷酸盐胶黏剂,与石英砂、助熔剂以及不同的颜料等混合搅拌,经600℃煅烧,制得煅烧彩砂。耐磨性检测表明,使用小颗粒颜料所制得彩砂耐磨性良好,显微研究表明：这是由于小颗粒颜料为软团聚体,结构松散,在混合搅拌的过程中易于分散,增加了颜料、粘结剂与石英砂之间的接触面积,使得所制备彩砂在混合调色的过程中,颜料不脱落,宏观表现耐磨性好,能够满足市场需求,可行工业生产,代替天然彩砂广泛应用。结合市场对人造彩砂的耐磨性能要求,本文针对煅烧法合成彩砂完成了初步工艺设计计算,技术经济分析和环保评价。
【关键词】：人造彩砂 耐磨性 分散剂 团聚体
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU521.1
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 1 绪论15-23
• 1.1 人造彩砂的研究现状15-17
• 1.2 人造彩砂存在的主要问题17-18
• 1.3 本课题研究的目的及意义18-22
• 1.4 课题研究的主要内容22-23
• 2 聚合法中颜料分散对人造彩砂的耐磨性影响23-39
• 2.1 实验方法24-26
• 2.1.1 实验试剂与仪器24-25
• 2.1.2 水性环氧树脂的制备25
• 2.1.3 固含量测试25
• 2.1.4 聚合法人造彩砂的合成25
• 2.1.5 彩砂的耐磨性测试25-26
• 2.1.6 沉降测试26
• 2.2 样品表征26-27
• 2.2.1 X射线荧光光谱(XRF)26
• 2.2.2 傅里叶变换红外光谱(IR)26
• 2.2.3 场发射扫描电镜(SEM)26-27
• 2.2.4 X射线衍射(XRD)27
• 2.2.5 Zeta电位27
• 2.2.6 粒径分布27
• 2.3 结果与讨论27-38
• 2.3.1 外分析(FT-IR)27-28
• 2.3.2 XRF分析28
• 2.3.3 未加分散剂彩砂直观图与SEM分析28-31
• 2.3.4 沉降实验分析31-32
• 2.3.5 Zeta电位与粒径分布32
• 2.3.6 分散剂SO对颜料颗粒分散性的影响32-34
• 2.3.7 加入分散剂彩砂直观图与SEM分析34-36
• 2.3.8 EDS测试36-37
• 2.3.9 XRD分析37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 煅烧法中颜料颗粒的性质对人造彩砂耐磨性的影响39-52
• 3.1 实验方法40-42
• 3.1.1 实验试剂与仪器40
• 3.1.2 磷酸二氢铝的制备40-41
• 3.1.3 煅烧法人造彩砂的合成41
• 3.1.4 彩砂的耐磨性测试41-42
• 3.2 样品表征42-43
• 3.2.1 同步热分析仪(DTA)42
• 3.2.2 场发射扫描电镜(SEM)42
• 3.2.3 X射线衍射(XRD)42-43
• 3.3 结果与讨论43-51
• 3.3.1 Al(H_2PO_4)_3基体的固化分析43-44
• 3.3.2 颜料颗粒的性质对彩砂耐磨性影响44-47
• 3.3.3 颜料的XRD、BET与SEM47-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 耐磨型人造彩砂的工业工艺设计52-61
• 4.1 生产工艺流程52-54
• 4.2 设备54-56
• 4.2.1 主要设备规格54-55
• 4.2.2 设备预算55
• 4.2.3 设备折旧核算55-56
• 4.3 能源56-58
• 4.3.1 物料能耗56-57
• 4.3.2 设备能耗57
• 4.3.3 能源消耗57-58
• 4.4 土建58
• 4.5 彩砂物料费用58-59
• 4.6 其它费用59
• 4.7 成本与利润59-60
• 4.8 小结60-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67

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本文编号：583416