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高性能聚氨酯水泥砂浆及胶凝特性研究

作　者: 胡国金
导　师: 刘瑾
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 材料学
关键词: 水性聚氨酯水泥砂浆水化反应胶凝特性结构与性能
分类号: TU578.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前聚合物改性水泥砂浆的研究主要集中在聚丙烯酸、环氧树脂、丁苯乳液等方向上,但用水性聚氨酯改性水泥砂浆的研究在文献上还很少见到。本论文开展了水性聚氨酯的制备及性能研究；水性聚氨酯/水泥砂浆的制备与力学性能研究；水性聚氨酯水泥浆体水化反应与胶凝特性研究三方面的研究工作。设计制备出两种水溶型、水分散型水性聚氨酯,采用FTIR、1H-NMR对合成的两种不同类型聚氨酯结构进行表征,研究了反应温度、合成工艺对水溶性聚氨酯合成反应的影响,测定了水溶性聚氨酯的特性粘数和水分散性聚氨酯的固含量、表面张力等。考察了水性聚氨酯与水泥砂浆的相溶性,实验结果表明,水溶性聚氨酯能与水泥砂浆任意比例互溶,当水溶性聚氨酯掺量为30%时水泥砂浆停止水化,砂浆抗压抗折强度几乎为零；水分散性聚氨酯在砂浆中的最大掺量为8%,当掺量超过8%砂浆浆体出现絮凝状、球状等不均匀相。选取水性聚氨酯作为水泥砂浆改性剂,制得聚氨酯/水泥砂浆,选取L16(45)正交表研究影响聚氨酯/水泥砂浆力学性能的关键因素(以水泥砂浆弹性模量为评价点),通过优化分析得最优配比为A3B1CID3E1。通过对比试验研究了不同分子量水溶性聚氨酯/水泥砂浆和水分散性聚氨酯/水泥砂浆的力学性能,实验结果表明：水泥砂浆的抗压、抗折强度随着水性聚氨酯掺量的增加先增大后减小,当聚灰比为0.8%时水性聚氨酯/水泥砂浆的抗压、抗折强度达到最大值。相同配方制得的水分散性聚氨酯/水泥砂浆的抗压、抗折强度较水溶性聚氨酯/水泥砂浆大,水分散性聚氨酯/水泥砂浆的最大抗压、抗折强度分别为38.6MPa、7.5MPa。研究了水性聚氨酯对水泥水化反应过程水化热释放规律的影响；并通过SEM、XRD、氮吸附等分析方法分别对水泥水化产物的表面结构形貌、孔径结构、晶体结构进行研究。实验结果表明：水性聚氨酯对水泥水化反应有一定的缓凝作用,但是可以使水泥颗粒在浆体中均匀分散,促使水泥颗粒水化反应更完全,阻碍了水泥水化产物钙矾石的形成,促进了C-S-H凝胶和氢氧化钙的形成,使水化产物的晶体更完善规整。掺入适量的聚氨酯可以缩小水泥水化产物的孔径分布,提高水化产物的微孔面积,减小孔半径。当水性聚氨酯的掺量为0.025时,水泥水化产物的BET比表面积达到29.231m2/g,平均孔径为64.6[A0]。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
引言  11-13
第一章综述  13-26
  1.1 水性聚氨酯及其研究现状  13-21
    1.1.1 概述  13
    1.1.2 水性聚氨酯的主要原料  13-18
    1.1.3 水性聚氨酯的分类及性能  18-20
    1.1.4 聚氨酯乳液的研究进展  20-21
  1.2 聚合物水泥砂浆的研究与应用现状  21-25
    1.2.1 概述  21
    1.2.2 聚合物水泥基复合材料的分类  21-22
    1.2.3 聚合物在水泥砂浆中的作用机理  22
    1.2.4 聚合物砂浆目前存在的问题  22-23
    1.2.5 聚合物水泥基复合材料的研究进展  23-25
  1.3 本文的主要研究内容与意义  25-26
第二章水性聚氨酯材料的合成及性能研究  26-38
  2.1 主要化学药品及仪器  26-27
    2.1.1 主要化学药品  26-27
    2.1.2 实验仪器  27
  2.2 水溶性聚氨酯的制备与研究  27-30
    2.2.1 水溶性聚氨酯的合成  27-28
    2.2.2 水溶性聚氨酯合成的影响因素  28-29
    2.2.3 水溶性聚氨酯的红外光谱表征  29-30
    2.2.4 水溶性聚氨酯的特性粘度表征  30
  2.3 水性线性多嵌段聚氨酯乳液的制备与研究  30-37
    2.3.1 水性线性多嵌段聚氨酯乳液的制备  30-31
    2.3.2 水性线性多嵌段聚氨酯的红外表征  31-32
    2.3.3 水性线性多嵌段聚氨酯的核磁表征  32-34
    2.3.4 水性线性多嵌段聚氨酯的线性结构表征  34
    2.3.5 水性线性多嵌段聚氨酯可乳化性的研究  34-35
    2.3.6 水性聚氨酯在水泥砂浆浆体中分散性的研究  35-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章聚氨酯/水泥砂浆的制备及其力学性能研究  38-46
  3.1 主要实验原料及仪器  38-39
    3.1.1 水泥  38
    3.1.2 砂  38
    3.1.3 聚氨酯材料  38-39
    3.1.4 外加剂  39
  3.2 仪器  39
  3.3 实验方法及结果分析  39-45
    3.3.1 聚氨酯材料结构的设计  39
    3.3.2 聚氨酯水泥砂浆各原料对砂浆弹性模量的影响  39-40
    3.3.3 新拌聚氨酯水泥砂浆含气量的控制  40
    3.3.4 聚氨酯种类及掺量对水泥砂浆力学性能的影响  40-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章水溶性聚氨酯/水泥浆体水化反应及凝胶特性研究  46-56
  4.1 主要实验原料及仪器  46
  4.2 实验方法  46-49
    4.2.1 水溶性聚氨酯溶液中水泥颗粒Zeta电位的测定  46-47
    4.2.2 热量计热容量的计算  47-48
    4.2.3 热量计散热常数K的测定  48
    4.2.4 水泥水化热的推算  48-49
  4.3 结果分析  49-55
    4.3.1 水溶性聚氨酯水泥水化反应温度—时间关系  49-50
    4.3.2 水溶性聚氨酯水泥水化反应放热量—时间的关系  50
    4.3.3 水性聚氨酯参量对水泥水化产物BET比表面积及孔径的影响  50-52
    4.3.4 水泥水化产物的XRD分析  52-53
    4.3.5 水泥水化产物的SEM分析  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章结论与创新  56-58
  5.1 结论  56
  5.2 工作中存在的不足  56-57
  5.3 论文的创新  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
作者简介及读研期间主要科研成果  62

高性能聚氨酯水泥砂浆及胶凝特性研究

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