基本信息
- 項目名稱：
- 粉煤灰防水涂料制備研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 粉煤灰本身有較大的表面積，且形狀規(guī)整、微觀結(jié)構(gòu)密實、以及有效的化學(xué)組成，為其改性作為防水材料奠定了基礎(chǔ)。本文主要通過正交實驗與單因素實驗結(jié)合的方式，考慮改性劑品種和改性工藝中、改性劑用量，粉煤灰與水泥的比例，水與明膠的比例，沙灰比例等進行實驗，且在實驗過程中使用活化度、2h與5 h模型的透水率來評價材料性能， 結(jié)果表明：使用粉煤灰和硅烷偶聯(lián)劑能夠制備出性能良好的防水材料。
- 詳細介紹：
- 粉煤灰是我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加處理，就會產(chǎn)生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會對人體和生物造成危害。近年來，我國的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，發(fā)電能力年增長率為7.3%，電力工業(yè)的迅速發(fā)展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，1995年粉煤灰排放量達1.25億噸，2000年約為1.5億噸，到2010年將達到3億噸，給我國的國民經(jīng)濟建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。此外，電廠脫硫技術(shù)的普及使傳統(tǒng)的許多利用粉煤灰的技術(shù)又遇到了新的挑戰(zhàn)，如水泥和混凝土這2大粉煤灰用戶現(xiàn)在還不能大量利用脫硫粉煤灰。脫硫粉煤灰由于含有大量CaSO4和游離CaO，不適于生產(chǎn)水泥和制備混凝土。而這種粉煤灰用來制備防水材料則可以大量被利用。這樣不但不會引起不良后果，還能提高性能和降低造價。另一方面，我國又是一個人均占有資源儲量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，已成為我國經(jīng)濟建設(shè)中一項重要的技術(shù)經(jīng)濟政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。 20世紀70年代，世界性能源危機，環(huán)境污染以及礦物資源的枯竭等強烈地激發(fā)了粉煤灰利用的研究和開發(fā)，多次召開國際性粉煤灰會議，研究工作日趨深入，應(yīng)用方面也有了長足的進步。粉煤灰成為國際市場上引人注目的資源豐富、價格低廉，興利除害的新興建材原料和化工產(chǎn)品的原料，受到人們的青睞。所以，研究粉煤灰制備防水涂料是一項“變廢為寶，變害為利”的重要途徑。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 研究目的： 粉煤灰是我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一，20世紀70年代，對粉煤灰利用的研究和開發(fā)，多次召開國際性粉煤灰會議，研究工作日趨深入，應(yīng)用方面也有了長足的進步。所以，研究粉煤灰制備防水涂料是一項“變廢為寶，變害為利”的重要途徑。 創(chuàng)新點： 本實驗中拋開了現(xiàn)有研究中通用改性劑，重點選用硅烷偶聯(lián)劑作為改性劑，并借鑒粉體改性工藝路線和參數(shù)作為粉煤灰改性的工藝線路和參數(shù)在初期實驗時使用。結(jié)合實驗條件和運用實際設(shè)計了2h和5h透水率這一概念，對產(chǎn)品作簡單而又全面的綜合性能檢測，這是本實驗的特色和創(chuàng)新之處。 技術(shù)關(guān)鍵： 化學(xué)鍵合理論是迄今為止較合適解釋硅烷偶聯(lián)劑改性機理，也被認為是比較成功的一種理論. 根據(jù)這一理論, 有機硅烷偶聯(lián)劑首先通過溶液中的水分引起水解, 然后脫水縮合而形成低聚物, 這種低聚物再與無機填料表面的羥基形成氫鍵, 通過加熱干燥或硫化發(fā)生脫水反應(yīng)產(chǎn)生部分共價鍵, 從而使無機填料表面被包覆上一層硅烷偶聯(lián)劑中長碳鏈部分指向外側(cè)的改性膜，這層改性膜具有強烈的親油憎水性。 主要技術(shù)指標： 通過前期實驗發(fā)現(xiàn)乙烯基三乙氧基硅烷為本實驗體系下對粉煤灰改性效果最好的改性劑，對上述工藝組合通過驗證實驗和對乙烯基三乙氧基硅烷用量、粉煤灰粒度的單因素實驗找到改性工藝的最佳條件為：反應(yīng)時間110min、反應(yīng)溫度75—80℃、干燥溫度80℃、乙烯基三乙氧基硅烷用量6%、粉煤灰粒度120—160目.
科學(xué)性、先進性
- 化學(xué)鍵合理論是迄今為止較合適解釋硅烷偶聯(lián)劑改性機理，也被認為是比較成功的一種理論. 根據(jù)這一理論, 有機硅烷偶聯(lián)劑首先通過溶液中的水分引起水解, 然后脫水縮合而形成低聚物, 這種低聚物再與無機填料表面的羥基形成氫鍵, 通過加熱干燥或硫化發(fā)生脫水反應(yīng)產(chǎn)生部分共價鍵, 從而使無機填料表面被包覆上一層硅烷偶聯(lián)劑中長碳鏈部分指向外側(cè)的改性膜，這層改性膜具有強烈的親油憎水性。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年攀枝花學(xué)院“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品一等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 本實驗中拋開了現(xiàn)有研究中通用改性劑，重點選用硅烷偶聯(lián)劑作為改性劑，并借鑒粉體改性工藝路線和參數(shù)作為粉煤灰改性的工藝線路和參數(shù)在初期實驗時使用。本實驗所采用的改性劑為組合改性劑，改變了過去單一的以堿性改性劑或鹽類改性劑為主改性劑的情況，在這種組合后改性劑的作用下，使得粉煤灰改性后的性能更加優(yōu)越。 適用范圍： 幾乎所用的粉煤灰都可以用這種方法作改性處理，得到性質(zhì)優(yōu)良的粉煤灰。 市場分析與經(jīng)濟效益預(yù)測： 雖然近年來我國對粉煤灰綜合利用的規(guī)模不斷擴大，同時利用水平有所提高，粉煤灰的零售價也變成了現(xiàn)在每噸幾十元甚至上百元，目前水泥的價格每噸在四百元以上，而且還在不斷的大幅上漲，相比之下，價格還是便宜得多，通過改性后的粉煤灰在性能上足以滿足客戶需求，在生產(chǎn)中就可以直接降低生產(chǎn)成本，因此粉煤灰的利用具有廣大的市場和較高的經(jīng)濟效益，另外，粉煤灰還具有潛在的技術(shù)經(jīng)濟價值，對國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展及環(huán)保建設(shè)起到一定的促進作用。
同類課題研究水平概述
- 本實驗中拋開了現(xiàn)有研究中通用改性劑，重點選用硅烷偶聯(lián)劑作為改性劑，并借鑒粉體改性工藝路線和參數(shù)作為粉煤灰改性的工藝線路和參數(shù)在初期實驗時使用。 當前國內(nèi)外同類課題研究水平概述：大多采用酸性或堿性改性劑作改性處理，在做防水涂料這方面，沒有偶聯(lián)劑作為改性劑的效果好。
