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环氧树脂/地质聚合物共混复合多孔材料制备及性能研究

摘要

传统硅酸盐水泥生产过程中的高能量消耗和二氧化碳排放使其不具备可持续性。

多孔地质聚合物是一种绿色建筑材料，主要通过工业固体废弃物和天然矿物在环境温

度下制备，二氧化碳排放和能量的消耗较少。但孔结构的存在不可避免的影响了材料

的力学性能，限制了其应用。树脂可改善地质聚合物基体的力学性能，且相比于地质

聚合物基体具有更低的密度。以树脂改性的多孔地质聚合物具备更好的综合性能。

本文通过环氧树脂与地质聚合物浆料共混的方式制备复合多孔材料。首先以赤泥

(RM)、偏高岭土(MK)和矿渣(Slag)为原料制备地质聚合物浆料，后与E51环氧树脂

共混获得混合浆料，以过氧化氢为发泡剂，孔结构通过直接发泡法引入。探究了树脂

的含量对偏高岭土基，偏高岭土/矿渣基，赤泥/偏高岭土/矿渣基多孔地质聚合物复合

材料相演变，表面形貌，孔隙率，机械性能，隔热性能和结构稳定性等性能的影响。

研究结果表明树脂的加入改变了地质聚合物浆料的凝结时间和粘度，这对直接发

泡过程中孔隙的形成起着重要作用。树脂在多孔地质聚合物基体中的离散分布起到了

明显的增强作用，并有效降低了多孔地质聚合物基体的导热系数。复合多孔样品的抗

压强度和导热系数受样品孔隙率和树脂改性的协同作用。对偏高岭土基，偏高岭土/矿

渣基，赤泥/偏高岭土/矿渣基复合多孔样品来说，树脂添加量分别为24%，8%，16%时

可实现样品强度和隔热性能的最佳组合。

原料中矿渣的引入使基体结构致密化，相应的提升了样品的力学性能。树脂的引

入改善了赤泥/偏高岭土/矿渣基多孔地质聚合物基体的干燥收缩。以偏高岭土为主要原

料的偏高岭土基，偏高岭土/矿渣基复合多孔样品在500℃的高温加热后保持结构的完

整性，而赤泥/偏高岭土/矿渣基复合多孔样品发生结构破坏。综合对比了复合多孔样品

与其它多孔材料的性能。在具备一定抗压强度的前提下，样品的隔热性能具有较大的

竞争优势。在建筑隔热材料方面具有较好的应用前景。

关键词：多孔地质聚合物；地质聚合物复合材料；环氧树脂；抗压强度；导热系数

环氧树脂/地质聚合物共混复合多孔材料制备及性能研究

Abstract

ThehighenergyconsumptionandcarbondioxideemissionsoftraditionalPortlandcement

productionmakeitunsustainable.Porousgeopolymerisanidealbuildingmaterial,mainly

preparedfromindustrialsolidwasteandnaturalmineralsatambienttemperatures,withless

carbondioxideemissionsandenergyconsumption.However,theexistenceofporestructure

inevitablyaffectsthemechanicalpropertiesofthematerialandlimitsitsapplication.Theresin

canimprovethemechanicalpropertiesofgeopolymermatrixandhaslowerdensitythan

geopolymermatrix.Theporousgeopolymermodifiedbyresinhasbettercomprehensive

properties.

Inspiredbythestructureofthesecondphaseuniformlydispersedinthematrixobtained

bydual-blendingmodifiedpolymer,theporouscompositematerialwaspreparedbyblending

epoxyresinwith