地聚合物材料的发展及其在我国的应用前景[1]
聚合物材料研究现状与发展趋势
聚合物材料研究现状与发展趋势近年来，聚合物材料的研究变得越来越引人注目。
由于其独特的化学与物理特性，聚合物材料在各种应用中得到广泛使用。
本文将对聚合物材料的研究现状与发展趋势进行探讨。
一、聚合物材料的研究现状聚合物材料是由多个单体连接而成的高分子化合物，是一种类似塑料的材料。
除了塑料，聚合物材料还包括橡胶、纤维和胶水等。
考虑到其高度的可塑性、低成本和多样性，聚合物材料在很多工业应用中得到了广泛的应用。
例如，塑料材料被用于制造一次性餐具和包装材料等。
电缆外壳、管道和车身的部件等也常用聚合物材料制造。
同时，在医疗领域，聚合物材料也扮演着重要角色，例如各种医用植入物、新药载体等。
这些聚合物材料能够呈现出不同的性质和功能，例如可溶性、强度、刚度和柔软性等，这使其有无限的可能性。
但就目前而言，聚合物材料在许多方面还需要进一步的发展。
二、聚合物材料的发展趋势1. 环保、节能和可持续性聚合物材料的生产和使用往往会对环境造成影响。
因此，聚合物材料的发展趋势是朝着生产过程中的环保和节能以及使用过程中的可持续性方向发展。
例如，许多厂商现在正尝试用可循环、可降解和可再利用的材料来代替传统的聚合物材料。
在生产过程中，聚合物材料的耗能成本通常很高。
因此，科学家们正在努力开发更加省能的生产工艺和新型的低成本、高效能的材料。
2. 聚合物材料的新型应用科学家们始终在寻求新的聚合物材料应用领域，并在对应领域进行了大量的研究。
例如，人工晶体中的聚合物用于光学和电子器件，所以科学家们正在研究不同结构的聚合物来增强人工晶体的性能，并打造出更多不同的器件。
医疗技术也是聚合物材料的重要应用领域。
新型聚合物材料开发将使得这一领域更加强大。
例如，聚合物纳米微粒正在用于携带药物并在体内释放，从而达到更安全、有效的治疗效果。
3. 可控制和高级材料随着我们对聚合物材料的了解越来越深入，我们能把这些材料所拥有的属性加以改善。
例如，聚合物材料的形状、力学性质、电导率和化学性质等属性，都可以被人为改变。
聚合物材料创新设计及应用广泛发展前景
聚合物材料创新设计及应用广泛发展前景聚合物材料是一种具有广泛应用前景的创新材料。
在过去几十年里，聚合物材料在各个领域得到了广泛应用，包括能源、医疗、电子、汽车、建筑等。
聚合物材料具有许多优越的特性，如轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘等，使其成为替代传统材料的理想选项。
随着科技的不断发展，聚合物材料的创新设计及应用前景也变得更加广阔。
首先，聚合物材料的创新设计为各个行业提供了更多的选择。
聚合物材料可以通过调整其分子结构、添加不同的功能性组分来改变其性能，从而满足不同领域的需求。
例如，通过改变聚合物链的长度和分支结构，可以调节其力学性能，使其适用于不同场景下的载重需求。
同时，可以向聚合物材料中添加导电材料，使其具备导电或导热功能，广泛应用于电子领域。
此外，通过合成具有特殊功能的聚合物材料，如自愈合、自清洁等，可以满足不同行业对材料性能的要求。
其次，聚合物材料在能源领域的应用前景巨大。
随着全球能源危机的日益严重，能源的高效利用和可再生能源的开发成为了重要课题。
聚合物材料在能源储存、转换和传输方面具有独特的优势。
例如，在锂离子电池中，聚合物材料可以作为电解质，提高电池的安全性和循环寿命。
此外，聚合物太阳能电池具有较高的光电转换效率和柔性可塑性，有望替代传统硅基太阳能电池。
另外，聚合物材料还可以应用于燃料电池、超级电容器等能源领域，推动能源技术的发展。
此外，聚合物材料在医疗领域的应用也具备巨大潜力。
聚合物材料具有生物相容性、可降解性和可调控性等特点，使其成为医用材料的理想选择。
例如，聚合物基材料可以用于制备人工关节、骨骼修复材料和组织工程支架，帮助患者恢复健康。
此外，聚合物材料还可以用于制备药物控释系统、生物传感器等，提高药物输送和诊断的精确性。
聚合物材料在医疗器械的应用领域广阔，有望为医疗技术的创新提供更多可能性。
聚合物材料在汽车和航空领域的应用也备受关注。
汽车和航空行业对材料的要求非常严苛，需要材料具备高强度、轻质、耐腐蚀、隔热等性能。
地聚合物胶凝材料研究现状
地聚合物胶凝材料研究现状摘要：地聚合物胶凝材料是一类新型的高性能无机聚合物材料，它与水泥基胶凝材料相比具有更高的强度、更优良的耐久性、无污染等特点。
本文详细介绍了地聚合物胶凝材料的发展状况、反应机理和结构、性能研究现状，以及地聚合物胶凝材料的应用前景，最后提出了研究中存在的一些问题及建议。
关键词：地聚合物，胶凝材料，聚铝硅酸盐，理化性能0 前言地聚合物（Geopolymer）概念最早是由法国科学家Joseph Davidovits于1985年在其专利[ ]中提出来的。
这类化合物与地壳中大量存在的沸石类物质结构相似，因而命名为地聚合物材料，其原意是指由地球化学作用（Geochemistry）或人工模仿地质合成作用（Geosynthesis）而制造出的铝硅酸盐矿物聚合物。
地聚合材料在国内还被称为：人造矿物聚合物、高强矿物聚合物、土壤聚合物、土聚水泥等[ ]。
地聚合物胶凝材料是以烧粘土（偏高岭土）或其它以硅、铝、氧为主要元素的硅铝质材料、碱激活剂为主要原料，经适当的工艺处理，在较低的温度条件下通过化学反应得到的具有与陶瓷性能相似的一种新型胶凝材料[ ]，它具有有机高聚物、陶瓷、水泥的优良性能，又具有原料来源广泛、工艺简单、能耗少、环境污染小等优点。
由于地聚合物胶凝材料性能独特，其在冶金、土木工程、环境工程等领域都有较好的应用前景，因此地聚合物胶凝材料的研究和应用已经受到的广泛关注。
本文对地聚合物的研究和应用现状以及目前存在的问题进行重新梳理，以为该研究领域的发展提供参考。
1 地聚合物的发展过程地聚合物材料属于碱激发胶凝材料，这类材料的应用可以追溯到古代，即以高岭土、白云岩或石灰岩与盐湖成分碳酸钠、草木灰成分碳酸钾以及硅石的混合物，加水拌和后产生强碱氢氧化钠和氢氧化钾，与其它组分发生反应，生成矿物聚合粘结剂而制成人造石[ ]。
地聚合物胶凝材料自诞生以来，经历了一个从初级到高级的发展过程。
最初生产的地聚合物制品必须在一定温度（50℃-180℃）下养护，甚至需要压蒸工艺，所用原材料比较单一。
地聚合物基材料的研究及其应用前景
地聚合物基材料的研究及其应用前景作者：薛彩红高莉来源：《科技传播》2014年第12期摘要本文综述了以地聚合物为基体材料的复合材料及多孔材料的研究现状及其应用前景，该材料具有反应温度低、强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点，必将在能源、环保、功能材料等领域得以应用，取得巨大的经济和社会效益。
关键词地聚合物基复合材料；地聚合物基多孔材料；应用中图分类号TQ177 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）117-0056-020 引言随着世界经济的飞速发展和科技的日益月新，各种矿产资源和能源材料已经日益枯竭，环境污染越来越严重，人类生存的环境面临前所未有的严峻挑战。
目前，节能减排和绿色环保成为全人类最关心的话题。
寻找一种成本低，环境污染少，功能全的新材料是当今世界材料研究者们的主要研究方向之一。
地聚合物基材料制备具有低能耗、低二氧化碳排放优点，且具有强度高、耐腐蚀性好、耐水热优良、耐高温等性能，可广泛应用于建材、交通、环保、能源等领域，目前已成为国内外广泛关注的一个热点领域。
1 地聚合物基材料研究现状1.1 地聚合物基材料地质聚合物（Geopolymer）这一概念最早是在上个世纪70年代末首先由法国科学家Joseph Davidovits提出，现在人们一般把由硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体统称为地质聚合物。
近十年来地聚合物成为国际上研究非常活跃的一类新材料。
地聚合物基材料主要包括以地质聚合物为基体的复合材料及多孔材料，地聚合物基复合材料是以地质聚合物为基体材料，玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、PVA、PVC等纤维为增强材料制备的复合材料，与传统的复合材料相比具有造价低、工艺简单、强度高、耐腐蚀性强等特点；地聚合物基多孔材料是以活性高无钙或低钙铝硅质材料如高岭土、矿渣、粉煤灰等为主要原料，通过发泡法或造孔剂法制备的多孔材料，具有比表面积大、吸附容量大、化学稳定性好、硬度高、耐热性优良等诸多优良特性。
聚合物的现状及未来五至十年发展前景
聚合物的现状及未来五至十年发展前景聚合物是一种重要的化学物质，广泛应用于各个领域。
它们由许多单体分子通过化学键连接而成，具有高分子量、可塑性和可定制性等特性。
聚合物在塑料、橡胶、纺织品、电子产品、医疗器械等行业中起着重要作用，并不断推动着人类社会的发展。
目前，聚合物行业正处于快速发展的阶段。
随着科技的进步和创新的不断涌现，新型聚合物材料不断问世，为各个行业带来了巨大的变革。
例如，高分子材料在汽车工业中的应用已经从外部零部件扩展到汽车内饰、结构件和电池等重要部分。
这些新材料具有更好的强度、耐热性和耐腐蚀性能，使得汽车更加安全、环保和舒适。
在未来的五至十年内，聚合物行业将迎来更广阔的发展前景。
首先，随着人们对环境保护意识的增强，可持续发展的要求将成为聚合物行业的重要导向。
相对于传统材料，聚合物材料在生产、使用和处理环节上都具有较低的能耗和排放。
因此，研发更环保、可降解的聚合物材料将成为未来的重点。
这些材料可以用于替代传统塑料，减少对环境的污染，并推动可持续发展的进程。
其次，随着人们对生活品质要求的提高，聚合物材料在医疗器械、电子产品等领域的应用将不断扩展。
例如，可生物降解的聚合物材料可以用于制造医用缝合线、植入式器械等，减少对患者的刺激和不适。
此外，柔性的聚合物材料也能够应用于可穿戴设备、柔性电子产品等领域，提供更舒适和便捷的使用体验。
最后，聚合物材料的研发和应用将不断受到科技创新的推动。
新型材料和制造技术的不断涌现，将带来更多的材料选择和加工方式。
例如，3D打印技术的发展使得聚合物制品的定制化生产成为可能，为各个行业提供了更大的发展空间。
此外，纳米技术、材料科学等领域的突破也将进一步推动聚合物材料的创新和应用。
综上所述，聚合物行业在当前已经取得了巨大的成就，未来五至十年的发展前景也十分广阔。
聚合物材料的环保性、可降解性、舒适性和定制性将成为未来发展的重点方向。
同时，科技创新将不断推动聚合物材料的研发和应用，为各个行业带来更多的机遇和发展空间。
地聚合物市场调研报告 pdf
地聚合物市场调研报告1. 市场概述地聚合物市场正逐渐成为一个新兴领域，随着环保意识的增强和科技的进步，地聚合物在建筑材料、涂料、陶瓷等领域的应用越来越广泛。
地聚合物，也称为无机聚合物，是一种由无机非金属材料通过聚合反应形成的化合物。
其具有优良的耐久性、耐火性、防潮性以及环保性能，因此在市场上备受关注。
2. 聚合物类型地聚合物主要分为两大类：一类是硅酸盐地聚合物，主要由硅酸盐矿物和改性有机硅组成；另一类是铝酸盐地聚合物，主要由铝土矿和改性无机填料组成。
此外，还有其他一些含磷、锆等地聚合物的变体。
3. 生产技术与成本地聚合物的生产技术主要包括湿法、干法和熔融法等。
其中，湿法是最常用的方法，通过将无机非金属材料和水按一定比例混合，再加入催化剂进行聚合反应。
生产成本主要受原材料、生产工艺和规模效应等因素影响。
随着技术的不断进步和规模化生产，地聚合物的成本有望进一步降低。
4. 市场需求与趋势随着环保要求的提高和新型建筑、涂料、陶瓷等领域的快速发展，地聚合物市场需求不断增长。
特别是在建筑领域，地聚合物作为一种新型的建筑材料，具有优异的耐久性和防火性能，未来市场需求潜力巨大。
同时，随着技术的进步和应用领域的拓展，地聚合物的性能和品质也将得到进一步提升。
5. 竞争格局目前，地聚合物市场尚未形成明显的垄断格局。
国内外许多企业和研究机构都在开展地聚合物的研究和应用开发工作，而市场上的竞争主要集中在产品性能、品质和价格等方面。
由于地聚合物技术的门槛相对较高，对新进入者的技术壁垒相对较大，因此市场竞争格局相对稳定。
6. 政策环境近年来，全球范围内对环保产业的重视程度不断提高。
中国政府更是大力推动环保产业的发展，出台了一系列政策鼓励地聚合物等环保材料的应用和研发。
未来，随着政策的进一步落实和市场的不断扩大，地聚合物市场将迎来更多的发展机遇。
7. 风险与机遇地聚合物市场的发展面临着一些风险和挑战，如技术门槛高、研发投入大、市场接受度低等。
聚合物材料研发的现状与趋势
聚合物材料研发的现状与趋势聚合物作为一类功能性材料已经在人类历史中占据了重要地位，从最初的天然聚合物到现在的合成聚合物，聚合物材料的种类和性能也不断得到了提升和改进。
随着科技的发展和人们对材料功能要求的不断增加，聚合物材料的研发工作也变得日益重要，成为了材料科学和工程研究领域中的热门话题。
本文将从聚合物材料研发的现状和趋势两方面来探讨其发展的方向和前景。
一、聚合物材料研发的现状1. 聚合物材料的应用领域不断拓展聚合物材料已经成为了现代工业发展中的重要材料之一，广泛应用于食品、医药、军工、电子、建筑等领域。
在医疗行业中，聚合物材料被广泛运用于医疗器械、人造器官、药物缓释等领域；在建筑行业中，聚合物材料则被用于地面、墙面、屋面、隔音材料等领域。
随着科技的不断发展，未来聚合物材料的应用领域还将不断拓展和扩大。
2. 聚合物材料的结构和性能不断优化随着人们对聚合物材料性能要求的提升，聚合物材料的结构和性能也得到了不断改进和优化。
当前，一些新型聚合物材料的发展重点主要集中在高强度、高韧性、高耐用性、高透明性、高导热性、高阻隔性等方面，同时聚合物材料的复合材料化、功能化、智能化等方向也得到了广泛关注。
3. 聚合物材料研发技术不断提升在聚合物材料研发技术方面，科学家们不断探索新的合成方法和制备技术，以提高材料的纯度、分子结构等方面的质量。
此外，新型材料评价技术、材料测试技术、材料加工技术等都不断得到提升，为聚合物材料研发提供了更加丰富和全面的手段。
二、聚合物材料研发的趋势1. 生物可降解聚合物材料的热点随着环保意识的不断提高，生物可降解聚合物材料成为了研发的热点之一。
这种材料不仅拥有聚合物材料的特性，还具有较强的降解性能，可以在自然环境中迅速降解，达到环境友好的效果。
生物可降解聚合物材料被广泛应用于医药、包装、餐具等领域。
2. 高性能聚合物材料的发展方向在高性能聚合物材料方面，发展重点主要包括高分子量、高韧性、高透明性、高导电性、高导热性等。
聚合物材料的研究进展与应用前景
聚合物材料的研究进展与应用前景聚合物是一种高分子化合物, 由相同或不同的单体组成, 经过化学反应形成的大分子化合物。
聚合物广泛应用于生产和工业领域, 带来了巨大的经济和社会效益。
近年来, 随着科技的不断进步和发展, 聚合物材料的研究也得到了广泛的关注。
本文将从聚合物材料的种类、研究进展和应用前景三个方面来阐述聚合物材料的重要性和未来发展。
一、聚合物材料种类目前, 聚合物材料种类繁多, 从化学结构上分为线性聚合物、枝状聚合物、交联聚合物、共聚物等。
其中, 线性聚合物指由同一种单体按照直链排列而成的聚合物, 枝状聚合物则是由一种单体分子产生分支的体系。
交联聚合物则是由单体分子交错形成的三维网状结构, 共聚物由不同的单体在聚合反应中形成的的聚合物。
此外, 聚合物材料还可按用途分为高分子材料、粘合剂、树脂等。
二、聚合物材料研究进展近年来, 聚合物材料的研究取得了长足的进展。
主要表现在以下几个方面：1.高性能聚合物的开发。
如增强型聚合物、导电聚合物、抗老化聚合物等, 具有优异的特性, 在航空航天、高档汽车、新能源等领域都有广泛的应用。
2.聚合物复合材料的研究。
将不同的聚合物材料和其他功能性材料相结合, 可形成具有特定性能的复合材料。
如纳米复合材料、智能材料等。
其性能超过了单一材料的性能, 在材料领域具有广阔的应用前景。
3.聚合物材料模拟研究。
通过计算机模拟等手段, 研究聚合物材料的分子结构、微观结构、热力学性质等。
这种方法不仅可以探索未知的聚合物材料结构, 还可以指导材料设计和工艺开发。
三、聚合物材料应用前景随着人们对高强度、耐腐蚀、抗磨损、导电等性能需求的不断提高, 聚合物材料已经逐渐取代了部分传统材料的使用。
在未来, 聚合物材料在以下领域将有广阔的应用前景：1.新能源领域。
聚合物材料可以应用于锂离子电池、太阳能电池等领域, 具有轻量、高强度、高电导等特点。
这些特性都有助于提升新能源设备的性能。
2.汽车和航空航天领域。
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下: ∃ 原料与激活剂的选择范围大大拓宽了,
硅铝原料来源由矿物废渣扩展到火山浮石、粉
煤灰、矿物废渣、烧粘土四大类; 激活剂由单一 碱金属、碱土金属氢氧化物扩展到氧化物、卤化 物、有机基组分等。如表 3 所示。
% 增韧、增强添加物以及制备工艺手段借 鉴陶瓷生产, 日趋进步, 材料性能大幅度提高,
综上所述, 地聚合物兼 有有机高聚 物、陶 瓷、水泥的特点, 又不同于上述材料, 它具有以 下优点。
( 1) 强度高, 主要力学性能指标优于玻璃与 水泥, 可与陶瓷, 铝、钢等金属材料相媲美。见 表 2。
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硅酸盐通报 1998 年第 2 期
表 2 地聚合物与 其他材料性能对比
性能 密度( g / cm3 ) 弹模( GPa) 抗拉强度( M Pa) 抗弯强度( M Pa) 断裂功( J/ m2)
1. 引 言
地聚合物材料是近年来国际上研究非常活 跃的材料之一。它是以粘土、工业废渣或矿渣 为原料, 采用适当的工艺处理, 在较低的温度条 件下( 50~ 180 ) [ 1] , 通 过化学反 应得到的 具
有与陶瓷性能相似的一种新材料。 地聚合物具有有机高聚物的键接结构, 但
其基本结构为无机的硅- 氧四面体与铝- 氧四 面体, 如图 1 所示。
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表 4 地聚合 物工艺及性能
增韧、增强工艺 添加剂类型及工艺参数
研究机构或人员
纤维增强
金属纤维 废晶态金属纤维 玻璃纤维 纤化聚丙烯网
T jipto 与 Hansen
法国 G eopolymer I nstitute 清华江尧忠、姚文新 法国 Dav idovits
意大利
碳纤维 碳化硅纤维
日本秩父 法国 Dav idovits
基体抗弯强度提高 33% 抗弯强度 140M Pa 制造轻质顶板 高强阻燃建筑材料 抗弯强度 175M Pa 抗弯强度 210M Pa 制造人造大理石
抗压 强 度 500M Pa, 用 作 模 具材 料 抗压强度 650M Pa, 孔隙率 2%
在努力提高材料强度的同时, 材料的耐久 性越来越得到人们的关注。这是因为世界各地 大型混凝土工程的破坏状况非常严重, 每年各 国都需要花费巨额的维修费用。如加拿大每年 仅用于铁路路枕的维修费用即达 3400 万加元 ( 合人民币 1 53 亿元) [ 14] 。同时由于科技的不 断发展, 对于常规胶凝材料提出了更为苛刻的 要求, 如核电站核防护外壳要求材料在水热条 件及大剂量辐射下不致破坏, 核废料固封材料 要求 材 料 具 有 低 渗 透 性 及 耐 腐 蚀 性。 M alinouski[ 15] 、Roy. R[ 16] 等通过对至 今仍保存 完好的古罗马建筑、希腊古 Cister 混凝土墙以 及以色列 Roliea 温泉古浴池等成功的耐久性实 例进行考察, 提出地聚合物特有的方沸石或类 沸石结构可能是上述古混凝土具有出众耐久性 的原因。
70 年代末, 由于海湾石油危机的 爆发, 节 能、低耗成为材料发展的总趋势, 地聚合物的发 展也呈现出新的特点。
( 1) 商业产品不断增多 美国开发出 P yrament 牌碱激发火山灰胶 凝材料, 用于快速修路, 修建临时飞机场, 修复
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硅酸盐通报 1998 年第 2 期
硅酸的溶解
水合硅酸钙的沉淀
硅酸盐通报 1998 年第 2 期
地聚合物材料的发展及其在我国的应用前景
袁鸿昌 江尧忠
( 清华大学材料系 北京 100084)
摘 要: 地聚合物( G eopolymer) 是化学键合陶瓷的一种。它在工艺、性能、用途 等方面 集高聚 物、陶 瓷、水 泥等材 料 的特征, 同时具有独特优点的新材料。本文综述了地聚 合物的发展过程, 目前各国 的发展概 况, 以及 在我国开 展地 聚合物材料理论研究及应用开发的意义。 关键词: 地聚合物, 沸石, 节能材料, 碱激活剂, 化学键合陶瓷
用高炉矿渣为原料的 FJK 混凝土基 材用于耐 蚀管道的生产。
( 2) 地聚合物专利文献大量涌现 研究者更趋向于将研究成果以专利形式发
表, 而不是期刊文章。 1981 年, Dr. Bengt F ross[ 9] 获得 利用火 山
灰制造胶凝材料的 专利, 法国 Davidovits[ 10] 获 得利用粘土制备胶凝材料专利。Davidovits 与 Leg rand[ 11] 获得利用压力制备地聚合物专利。 D avidovit s N icolas[ 12] 获得了纤维增强地聚合物 的专利。
前苏联 Glukhovski[ 7] 在 50~ 60 年代, 进一 步系统地研究了地聚合物材料, 他指出: 钠的磷 酸盐、氟化物与碳酸盐均可作激活剂; 固结物中 的固相为水合硅酸钙与水合铝硅酸盐; 粘土类 矿物在碱液处理时, 反应生成钠的水合硅铝酸 盐( 沸石) 。
60 年代, 前苏联曾大力开发这种新型胶凝 材料用于建筑工业。提出了更为复杂的! 碱液 反应∀固 化机理[ 8] , 其 过程为: 富钙相 的溶解; 硅酸盐凝胶的形成; 复杂晶态产物的形成, 涉及 的中间产物有雪硅钙石, 水化石榴子石, 最终产 物为类沸石结构物质与傅硅钙石( forshargite) 。 2. 2 发展期
法国 Davidovits 采用玻璃纤维、碳纤维、碳化硅 纤维增强地聚合物抗 弯强度分别为 140M Pa、 175MPa、210M Pa[ 12] 。D. M . Roy 采 用热 压工 艺, 制成孔隙率为 2% 抗压强度 为 650M Pa[ 13] 的类岩石胶凝体。如表 4 所示。
表 3 地聚合物原料与激活剂
法国 Dav idovits
添加有机物
添加 P VA 添加 PAA
日本镜美 日本镜美
超细粉密实 热压工艺
添加 20~ 30vol% 硅灰 ( 50A ~ 25 m)
温度( 150~ 250 ) 压力( 100~ 345M Pa)
美国 Roy . D. M
硅酸盐通报 1998 年第 2 期
性能及用 途 抗弯强度 280~ 350M Pa 制造核废料容器
( 2) 具有较强的耐腐蚀性与较好的耐久性, 大大优于传统水泥材料。
( 3) 具有较好的快硬固化性。 ( 4) 材料耐高温, 隔热效果好。其导热系数 为 0 24~ 0 38W/ m. K [ 2] , 可与轻 质耐火粘 土 砖( 0 3~ 0 4W/ m. K) 相媲美。 ( 5) 原料价格低廉, 储量丰富, 其主要构成 元素硅、铝、氧在地壳中储量分别为 27% , 8% , 47% , ( 而铜、铌、银 分别为 0 008% , 0 007% , 0 00001% ) [ 3] 。 ( 6) 生产能耗低, 其能耗只有陶瓷的 1/ 20, 钢的 1/ 70, 塑料的 1/ 150[ 4] 。 ( 7) 增韧、增强外添加剂选择范围广, 由于 反应在较低温度下进行, 避免了高温可能导致 的添加物变质, 添加物与基体的热失配与化学 不相容。从而可采用多种外添加剂进行增强、 增韧, 提高材料性能。 ( 8) 其独特的笼形结构( 如图 2 示) [ 5] , 可开 发出许多新的功能用途, 如用作核放射元素的 固封材料及制成薄膜吸附材料。
因此, 随着时间的摊移, 地聚合物在原料来 源、生产能耗、强度及耐久性方面的诸多优点, 越来越得到人们的重视。这也是各国大力开展 地聚 合 物 材 料 的 原 因。法 国 的 Geopolymer Inst iute、比 利 时 的 Centre T echnolog ique de Cetamique Nouvelle、德国 的 H uds T roisdoreage
硅铝的原料来源
火山浮石 火山灰 精磨喷射岩 珍珠岩 玄武岩 粉煤灰 水泥窑灰
硅灰 冲天炉渣 平炉废渣 镍铁废渣 锰铁废渣 电 热磷酸废渣 波特兰水泥熔渣 高岭土 伊利石 蒙脱石 富矿灰质
激活剂的选择
碱金属氢 氧化物 碱土金属氢氧化物 盐类( 氟化物、卤化物、 磷酸盐、硫酸 盐及其它) 有机基组分( 铵的碱性物 质特别是季铵组成) 硅酸盐与 铝酸盐
形成 高温 激发 的 物理、化 过程 学过程
产物 相组 较为纯净的晶相 织
原料 为 亚 稳 的 无 定 型态与玻璃态
较低 温 度 下 的 化 学 反应
复杂的 多晶、多 相 聚 集 体, 包 含 晶 态、玻 璃 态、胶 凝 态、气 孔 等
地聚合物在成型、反应过程中必须有水做 为传质介质及反应媒介, 凝固后部分自由水作 为结构水存在于反应物当中, 但地聚合物不存 在硅酸钙的水化反应, 其终产物以离子键以及 共价键为主, 范德瓦尔斯键为辅, 而传统水泥则 以范德瓦尔斯键以及氢键为主, 因此其性能优 于传统水泥。
图 1 地聚合物 长链结构示意图
地聚合物在工艺上采用了许多陶瓷生产的
方法, 又被称为电解陶瓷、低温不烧陶瓷或化学 键合陶瓷, 但它与传统意义上的陶瓷有很大区 别, 这体现在添加原料, 形成过程, 产物相组织 三方面, 如表 1 所示。
表 1 地聚合物与陶瓷的差异
陶瓷
地聚合物
添加 原料
原料粉体多为晶态
AG 与美国的 Wat erw ays Ex periment Stat ion 均 致力于此, 并取得了令人瞩目的成果。
3. 研究开发意义
由于地聚合物的独特性质, 它在我国民用、 军事及科技等领域具有非常广阔的应用前景。
做为新型胶凝材料, 部分替代水泥, 这对于 我国这样一个能源比较紧张的国家具有特殊重 要的意义。一方面水泥生产耗能极大, 占世界 总能耗 15% 强, 同时 我国水 泥年产 2 亿吨以 上, 居 世界 第一, 但我 国 水泥 单位 能 耗达 5280kJ/ kg[ 17] , 比 世 界 水 泥 平 均 单 位 能 耗 3260kJ/ kg 高 60% , 生 产耗能 问题 尤其 突出。 另一方面我国各类粘土资源非常丰富, 工业废 渣, 冶金矿渣大量积压, 占用大片土地污染环境 急待开发利用。