基本信息
- 项目名称：
- 粉煤灰防水涂料制备研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 粉煤灰本身有较大的表面积，且形状规整、微观结构密实、以及有效的化学组成，为其改性作为防水材料奠定了基础。本文主要通过正交实验与单因素实验结合的方式，考虑改性剂品种和改性工艺中、改性剂用量，粉煤灰与水泥的比例，水与明胶的比例，沙灰比例等进行实验，且在实验过程中使用活化度、2h与5 h模型的透水率来评价材料性能， 结果表明：使用粉煤灰和硅烷偶联剂能够制备出性能良好的防水材料。
- 详细介绍：
- 粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。此外，电厂脱硫技术的普及使传统的许多利用粉煤灰的技术又遇到了新的挑战，如水泥和混凝土这2大粉煤灰用户现在还不能大量利用脱硫粉煤灰。脱硫粉煤灰由于含有大量CaSO4和游离CaO，不适于生产水泥和制备混凝土。而这种粉煤灰用来制备防水材料则可以大量被利用。这样不但不会引起不良后果，还能提高性能和降低造价。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。 20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。所以，研究粉煤灰制备防水涂料是一项“变废为宝，变害为利”的重要途径。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究目的： 粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，20世纪70年代，对粉煤灰利用的研究和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。所以，研究粉煤灰制备防水涂料是一项“变废为宝，变害为利”的重要途径。 创新点： 本实验中抛开了现有研究中通用改性剂，重点选用硅烷偶联剂作为改性剂，并借鉴粉体改性工艺路线和参数作为粉煤灰改性的工艺线路和参数在初期实验时使用。结合实验条件和运用实际设计了2h和5h透水率这一概念，对产品作简单而又全面的综合性能检测，这是本实验的特色和创新之处。 技术关键： 化学键合理论是迄今为止较合适解释硅烷偶联剂改性机理，也被认为是比较成功的一种理论. 根据这一理论, 有机硅烷偶联剂首先通过溶液中的水分引起水解, 然后脱水缩合而形成低聚物, 这种低聚物再与无机填料表面的羟基形成氢键, 通过加热干燥或硫化发生脱水反应产生部分共价键, 从而使无机填料表面被包覆上一层硅烷偶联剂中长碳链部分指向外侧的改性膜，这层改性膜具有强烈的亲油憎水性。 主要技术指标： 通过前期实验发现乙烯基三乙氧基硅烷为本实验体系下对粉煤灰改性效果最好的改性剂，对上述工艺组合通过验证实验和对乙烯基三乙氧基硅烷用量、粉煤灰粒度的单因素实验找到改性工艺的最佳条件为：反应时间110min、反应温度75—80℃、干燥温度80℃、乙烯基三乙氧基硅烷用量6%、粉煤灰粒度120—160目.
科学性、先进性
- 化学键合理论是迄今为止较合适解释硅烷偶联剂改性机理，也被认为是比较成功的一种理论. 根据这一理论, 有机硅烷偶联剂首先通过溶液中的水分引起水解, 然后脱水缩合而形成低聚物, 这种低聚物再与无机填料表面的羟基形成氢键, 通过加热干燥或硫化发生脱水反应产生部分共价键, 从而使无机填料表面被包覆上一层硅烷偶联剂中长碳链部分指向外侧的改性膜，这层改性膜具有强烈的亲油憎水性。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年攀枝花学院“挑战杯”大学生课外学术科技作品一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型 图片 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 本实验中抛开了现有研究中通用改性剂，重点选用硅烷偶联剂作为改性剂，并借鉴粉体改性工艺路线和参数作为粉煤灰改性的工艺线路和参数在初期实验时使用。本实验所采用的改性剂为组合改性剂，改变了过去单一的以碱性改性剂或盐类改性剂为主改性剂的情况，在这种组合后改性剂的作用下，使得粉煤灰改性后的性能更加优越。 适用范围： 几乎所用的粉煤灰都可以用这种方法作改性处理，得到性质优良的粉煤灰。 市场分析与经济效益预测： 虽然近年来我国对粉煤灰综合利用的规模不断扩大，同时利用水平有所提高，粉煤灰的零售价也变成了现在每吨几十元甚至上百元，目前水泥的价格每吨在四百元以上，而且还在不断的大幅上涨，相比之下，价格还是便宜得多，通过改性后的粉煤灰在性能上足以满足客户需求，在生产中就可以直接降低生产成本，因此粉煤灰的利用具有广大的市场和较高的经济效益，另外，粉煤灰还具有潜在的技术经济价值，对国民经济的可持续发展及环保建设起到一定的促进作用。
同类课题研究水平概述
- 本实验中抛开了现有研究中通用改性剂，重点选用硅烷偶联剂作为改性剂，并借鉴粉体改性工艺路线和参数作为粉煤灰改性的工艺线路和参数在初期实验时使用。 当前国内外同类课题研究水平概述：大多采用酸性或碱性改性剂作改性处理，在做防水涂料这方面，没有偶联剂作为改性剂的效果好。
