農(nóng)作物秸稈纖維-脫硫石膏復合材料的制備與性能研究.pdf

1、目前,國內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)物脫硫石膏和農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物農(nóng)作物秸稈的排放量仍逐年增大,但是兩者的綜合利用率卻很低,脫硫石膏多以堆場堆棄的方式,農(nóng)作物秸稈多以露天焚燒的方式進行簡單處理,既占用大量土地,又造成環(huán)境污染。脫硫石膏可經(jīng)低溫煅燒形成具有膠凝性的脫硫建筑石膏,農(nóng)作物秸稈也可經(jīng)處理得到具有增強效果的纖維。因此,本課題針對當前農(nóng)作物秸稈和脫硫石膏利用率低的現(xiàn)狀,制備了一種農(nóng)作物秸稈纖維/脫硫石膏復合材料,并對復合材料的性能進行深入研究,旨在將其應用于

2、新型墻材領(lǐng)域,實現(xiàn)工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的建材資源化利用。
　　 本文主要研究內(nèi)容包括：對農(nóng)作物秸稈進行預處理,初步確定纖維制備工藝,制得農(nóng)作物秸稈纖維;研究了不同摻加方式對農(nóng)作物秸稈纖維在復合材料中分散性及其對復合材料力學性能的影響;研究了農(nóng)作物秸稈纖維尺寸、摻量和種類等因素對復合材料力學性能和耐水性能的影響效果;對農(nóng)作物秸稈纖維進行表面改性處理,研究了不同改性方案下,農(nóng)作物秸稈纖維對復合材料性能的影響,探討了改性機理;利用不同摻加材料

3、,對復合材料的基體進行改性,分析了摻加材料的作用機理;分析探討了農(nóng)作物秸稈纖維對復合材料的的增強機理。試驗研究表明,采用后摻法的纖維摻加方式,即將脫硫建筑石膏先與水混合攪拌制成料漿后,再向其中摻入農(nóng)作物秸稈纖維繼續(xù)混合攪拌,纖維在基體中的分散性較好;當棉稈纖維長度在5～8mm、摻量為5％時,或是當麥秸纖維長度在4～8mm、寬度在0.7～1mm、摻量為3％時,對應復合材料試樣的力學性能有一定程度的提高。農(nóng)作物秸稈纖維表面光滑、自身易吸水,

4、摻入復合材料試樣中與基體的界面結(jié)合較弱,試樣力學性能仍不能充分發(fā)揮,并對吸水率和軟化系數(shù)都有不利影響,因此需要對纖維進行表面改性處理。農(nóng)作物秸稈纖維分別經(jīng)堿處理、堿處理+物理包覆、堿處理+化學包覆等方案改性處理后,纖維表面粗糙度明顯提高,纖維與基體之間的界面結(jié)合更為緊密,試樣力學性能和耐水性能都有不同程度的提高。脫硫石膏基體材料存在強度低、易吸水、浸水后強度損失大等問題,通過分別摻加萘系減水劑、可再分散乳膠粉和水硬性摻合料,研究各摻加材

5、料對復合材料基體的改性效果。試驗研究表明,萘系減水劑的較優(yōu)摻量范圍在0.7～0.9％,可再分散乳膠粉的較優(yōu)摻量為3％,粉煤灰較優(yōu)組分配比為20％。分析探討了農(nóng)作物秸稈纖維的增強機理,農(nóng)作物秸稈纖維在復合材料中可提高試樣抗折、抗壓強度,其增強效果取決于纖維的分散性、摻量、尺寸、種類及在基體中的取向等因素。一般情況下,纖維分散性越好,纖維尺寸越小,纖維的彈性越好,對復合材料的增強效果越好;纖維摻量增大可提高強度,但是摻量過大,纖維分散性降低