天然高分子改性材料及應用精選(九篇)

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第1篇：天然高分子改性材料及應用范文

關鍵詞：高分子材料；汽車領域；應用

當前汽車工業(yè)得到了快速發(fā)展，要求在車體結構、車身重量、防止腐蝕、做好隔音減振、節(jié)約能源等方面實現(xiàn)突破性進展，要求生產工藝實現(xiàn)自動化、行駛達到高速化。因此在生產汽車過程中大量應用重量輕、韌性好、不易腐蝕、良好隔音隔熱的高分子材料，不但可以在汽車行駛中節(jié)約大量的燃料而且也可以提高汽車綜合性能。所以當前高分子材料已普遍應用于汽車生產當中。由于使用高分子材料，所以不但可以減輕汽車總體重量，減少能源排放，而且也可以利用塑料易成型加工的特點，可以減少生產成本。當前，高分子材料已廣泛應用于汽車飾件與功能結構件當中，在汽車總重量中占到了十分之一以上。

1 高分子材料在汽車上的應用狀況

1、汽車飾件上的應用

汽車的飾件主要有內飾件與外飾件。這些飾件的作用等同于汽車的功能結構件。它們不但具有多方面的功能，而且主要占據(jù)著汽車的外觀，是購買汽車者的首要選擇。

（1）內飾件

汽車的內飾件主要有儀表板、車門內板、方向盤、座椅、頂篷、地墊、遮陽板等。內飾件不但要保證具有減振、隔熱、隔音、遮音等作用，而且還要求做到耐熱與高抗沖性、高強度與剛性、表面硬度高、不易被化學品腐蝕、不怕刮擦、保護環(huán)境等特點。最早汽車內飾件主要應用金屬、木材、纖維紡織品等制作而成，不但外觀較差而且也不利于保護環(huán)境。因此，高分子材料以其獨有的優(yōu)勢迅速得到了汽車行業(yè)的應用。當前，汽車內飾件當中應用的塑料在汽車全部塑料中占到了一半以上。過去汽車內飾件主要應用PVC、ABS、PU 等。當前汽車內飾件則主要應用聚丙烯材料，有著無以倫比的優(yōu)勢，如較好的韌性、較大的強度、較好的彈性、可以隔熱、不怕腐蝕、可以隨地取材、可以實現(xiàn)二次利用、成本較低等，因此得到了汽車內飾件的普遍應用，特別應用于汽車當中最大的內飾件----儀表板方面。PP儀表板是最近幾年才出現(xiàn)的新型儀表板，不但有著較強的韌性與強度，而且外觀較美、成本較低，所以廣泛應用于汽車的儀表板方面。歐洲是世界范圍內生產汽車最多的地區(qū)，他們的汽車儀表板全部采用PP，而且還在不斷擴大應用范圍。

（2）外飾件

汽車的外飾件主要有保險杠、雨刮、車燈、車玻璃、門把手、門鎖等。在過去較長時期內，汽車外飾件主要使用金屬合金，主要缺點是重量大、外觀差、價格昂貴、不能環(huán)保、容易腐蝕等。隨著高分子材料普遍應用于汽車工業(yè)，尤其是汽車保險杠主要使用塑料制作而成。保險杠的主要作用就是當汽車受到沖撞時，可以抵消一部分沖擊力，具有緩沖的作用，可以保護外界的人與車。因此保險杠不但要做到外觀美而且還需具有很好的安全保護作用。當前世界范圍內的保險杠應用高分子材料制作的占到了十分之九以上。主要應用SMC、GMT 和改性 PP 等材料。保險杠的組成部分有面板、緩沖材料、橫梁。合成面板主要應用PP制作而成，如桑塔納轎車的保險杠面板應用的材料就是共聚丙烯加熱塑性彈性體。與其它材料相比，這種材料的具有較大彈性、可以有效低消外界沖擊、不易損傷等優(yōu)點，這樣的保險杠在受到外力沖擊過程中，能夠最大程度地減輕沖力，可以有效保護車外人的生命安全。

2、汽車功能結構件上的應用

汽車配件作為特殊商品，在使用上有很多具體要求，例如防油、抗腐蝕、耐高溫、成本低、質輕等特點，才能符合汽車上油箱、發(fā)動機主要部件、腳踏離合器等的使用要求。其中最主要的部件就是油箱，由于油箱的結構復雜，工藝要求高，大大增加了制造成本。塑料的使用就能有效解決這一難題。在汽車油箱制作中最常使用的就是超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，但是這種材料的缺點是容易漏油，經過工藝改進，F(xiàn)在生產出了具有較好隔油性的改性pe材料。pe材料在發(fā)達國家使用較早，我國在轎車上使用樹脂制作油箱還處于開發(fā)階段。

2 汽車高分子材料未來發(fā)展方向

1、降低成本，提高性能

筆者認為在將來汽車塑料應用中，主要以PP、ABS 為主。為了進一步節(jié)約生產資金，需要大力研究應用同一種或幾種材料，這種原材料隨處可見，生產工藝簡單，使回收的廢舊塑料及時得到了應用。為了使其具有更高的性能，就要對原材料進行改性與復合，從而創(chuàng)造出性能更優(yōu)、發(fā)展?jié)摿Ω蟮膹秃喜牧吓c工程塑料等。

2、增加安全性能和環(huán)保性能

當前汽車工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機會，每年都會消耗大量的塑料制件，但同時也會產生大量的塑料廢品，要占塑料生產總量的50%以上。當前廢舊塑料的回收利用還沒有得到較快發(fā)展，同時也不具有可降解性。所以開發(fā)新型塑料具有非常重要的意義。生物塑料的可降解性較好，可以普遍應用于將來的汽車制造當中。如使用天然纖維與PP、PE等材料共混改性，用來生產汽車制件，性能遠遠高于玻璃纖維增強材料，而且重量更輕，可以回收再利用，與快速發(fā)展的汽車行業(yè)相適應，塑料制件實現(xiàn)生物化是發(fā)展的趨勢。

3、創(chuàng)新材料及應用技術

當前，工程塑料在塑料行業(yè)中占有重要地位，它的主要特點是強度高、不易腐蝕、不易老化等，因此迅速進入各行各業(yè)當中，特別是汽車行業(yè)的生產。高分子合金是在改進工程塑料的基礎上生產出來的，具有更優(yōu)的性能，不但材料易于加工，而且具有較高的性能，有利于減輕重量節(jié)約資金。隨著納米技術的出現(xiàn)與應用，當前已經在塑料行業(yè)中嶄露頭角。當前，高分子納米復合材料在碳納米管高分子復合材料、納米粒子關于聚合物的改性方面實現(xiàn)了突破。發(fā)達國家當前已經出現(xiàn)了高性能的納米復合材料，并廣泛應用于汽車生產當中。

3 結束語

總之，在將來的汽車發(fā)展中，汽車輕量化是各個生產企業(yè)追求的最終目標，由于高分子材料具有質量輕、性能高、生產簡單、安全環(huán)保、低成本等眾多優(yōu)點，因此將來必然會應用于汽車生產當中，塑料有望代替金屬在汽車生產中得到普遍應用。

參考文獻

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第2篇：天然高分子改性材料及應用范文

摘要：由于滑石粉與高分子材料的性質存在較大差異，缺少親和性，使其在高分子材料領域的應用受到限制。為進一步改善其性能并拓寬其應用領域，必須對其粉體表面進行改性處理。本文綜述了采用不同種類改性劑對滑石粉進行表面改性的方法和改性滑石粉的應用性能，對促進滑石粉深加工開發(fā)具有指導意義。

關鍵詞：滑石粉；改性劑；改性方法；應用特性

[作者簡介]黃麗婕，女，化工學院碩士研究生；李藝，男，教授，研究方向：礦物材料開發(fā)[基金項目]廣西師范大學基金資助項目1前言滑石是一種含水的層狀硅酸鹽礦物，其化學式為3MgO·4SiO2·H2O?；幕瘜W穩(wěn)定性十分良好，耐強酸及強堿，同時還具有良好的電絕緣性能和耐熱性。滑石作為一種優(yōu)良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造紙、紡織、橡膠和塑料等行業(yè)得到廣泛的應用。滑石粉作為填料填充有機高分子材料，可改善制品的剛性、尺寸穩(wěn)定性、性，可防止高溫蠕變，減少對成型機械的磨損，可使聚合物在通過填充提高硬度與抗蠕變性的同時，還可使聚合物的耐熱沖擊強度提高，可改善塑料的成型收縮率、制品的彎曲彈性模量及拉伸屈服強度。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對滑石粉的純度、白度和細度提出了越來越高的要求，特別是超細滑石粉，在國內外市場上需求量很大。但是，滑石粉作為無機填料與有機高聚物分子材料之間在化學結構和物理形態(tài)上有著很大的差異，缺少親和性，使之滑石粉與聚合物之間混合不均勻、粘合力弱，導致制品的力學性能降低。為此，必須對滑石粉進行表面改性處理[1]，提高滑石粉與聚合物的界面親和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散狀態(tài)，這樣滑石填料在復合材料中就不僅具有增量作用，還能起到增強改性的效果，從而提高復合材料的物理力學性能，使滑石得到更好的應用和擴大其應用領域。2改性方法概述2.1改性的機理改性的機理是利用某些帶有兩性基團(親油及親水基團)的小分子或高分子化合物對進行復合的兩種物質中的一種或兩種進行表面改性，使其表面性質由憎水變?yōu)橛H水或由親水變?yōu)槭杷?，目的是使兩種物質更好地結合。表面改性劑的種類很多，不同種類的改性劑具有不同的化學性質，而粉體的表面改性一般都有其特定的應用領域，其改性粉體作填料所適合的高分子材料及其性能也有所差異，并且，為提高改性效果和降低改性劑成本，也往往以多種改性劑配合互補進行改性。因此，選用表面改性劑必須考慮被處理物料的應用對象。對滑石粉而言，為了讓滑石粉更好地與高分子聚合物結合，目前改性用的改性劑主要有兩大類：a.偶聯(lián)劑類：主要是鈦鋁酸脂類、鋁酸脂類、硅烷類及硬脂酸類，應用較多的是鈦酸脂類；b.表面活性劑類：主要是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸鈉等。2.2改性方法目前，在超細粉體表面改性中主要有以下幾種方法[2,3]：(1)表面覆蓋改性方法：將表面活性劑覆蓋于粒子表面，賦予粒子表面新的性質。這種方法是將表面活性劑或偶聯(lián)劑以吸附或化學鍵的方式與粒子表面結合，使粒子表面由親水變?yōu)槭杷?，使粒子與聚合物的相容性得以改善。該方法是目前最普遍采用的方法。(2)機械化學方法：這種方法是將比較大的粒子通過粉碎、摩擦等方法使其變得較小，在這個過程中粒子的表面活性變大，亦即表面吸附能力增強，易于吸附其它的物質，使工藝簡化，成本降低，同時可使產品的質量易于控制。(3)外膜層改性方法：在粒子表面均勻地包覆一層聚合物，從而使粒子表面性質發(fā)生變化的方法。(4)局部活性改性：利用化學反應在粒子表面接枝上一些可與聚合物相容的基團或官能團，使無機粒子與聚合物有更好的相容性，從而達到無機粒子與聚合物復合的目的。(5)高能量表面改性：利用高能放電、紫外線、等離子射線等所產生的巨大能量對粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子與聚合物的相容性。（6）沉淀反應改性：這種方法就是利用沉淀反應對粒子表面進行包覆，從而達到改性的效果。3不同改性劑改性及其應用效果3.1鈦酸酯偶聯(lián)劑改性鈦酸酯偶聯(lián)劑目前已成為復合材料不可缺少的改性劑之一。鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用是在填料表面形成一層單分子覆蓋膜,改變其原有的親水性質,使填料表面性質發(fā)生根本性變化。由于鈦酸酯偶聯(lián)劑具有獨特的結構,對聚合物與填充劑有良好的偶聯(lián)效能,因而可提高填料的分散性、流動性,改善復合材料的斷裂伸長率、沖擊性和阻燃性能等。3.1.1改性方法（1）干法改性：滑石粉在預熱至100℃～110℃的高速混合機中攪拌烘干,然后均勻加入計量的鈦酸酯偶聯(lián)劑(用適量的15#白油稀釋),攪拌數(shù)min即可獲得改性滑石粉填料。（2）濕法改性：計量的鈦酸酯偶聯(lián)劑用一定量溶劑稀釋后,加入一定量滑石粉[4],于95℃下攪拌30min,過濾烘干得改性滑石粉產品。3.1.2鈦酸酯偶聯(lián)劑改性滑石粉填料的應用特性經鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的滑石粉填料可提高與聚丙烯（PP）的相容性[5]，降低體系粘度，增加體系流動性，改善體系加工性能，減少變形，提高尺寸穩(wěn)定性，擴大PP的應用范圍。3.2鋁酸酯偶聯(lián)劑改性3.2.1改性方法將適量的鋁酸酯（如L2型）溶于溶劑（如液體石蠟）中，加入烘干的1250目的微細滑石粉進行研磨30min改性，并在100℃下恒溫一段時間[6]，冷卻后即得改性產品。3.2.2改性滑石粉的特性用鋁酸酯改性后的滑石粉與普通滑石粉相比，在液體石蠟中的粘度顯著減小，水滲透時間增大，有機憎水改性效果明顯。由鋁酸酯改性的滑石粉代替半補強碳黑填充橡膠，其拉伸強度、伸長率等力學性能有所提高，同時，替代量很大，可達到降低成本，減少環(huán)境污染的效果。3.3有機高分子改性采用甲苯二異氰酸酯(TDI)和丙烯酸羥丙酯(HPA)對滑石粉體進行表面改性，分別接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)層和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物(PMMA-Co-PBA)層，構成復合粒子。3.3.1復合滑石粉粒子制備方法取經TDI、HPA表面處理并進一步純化處理的有機化滑石粉粒子、甲苯、引發(fā)劑及丙烯酸丁酯（BA）和二乙烯苯（DVB）各適量置于反應釜中，攪拌均勻，在維持溫度為75±5℃的情況下，連續(xù)滴加下列按適當比例混合的溶液：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、BA、DVB、甲苯、偶氮二異丁腈。滴加完畢后在80±5℃下維持反應2.5h。然后在減壓下蒸出溶劑及未反應物(絕對壓力約8kPa，溫度不小于85℃)，然后經索氏萃取器用異丙醇抽提24h，再經洗滌烘干過篩制得表面有機高分子復合滑石粉粒子。3.3.2改性滑石粉復合粒子的的應用特性包覆高分子后的滑石粉復合粒子混配的材料，其拉伸、沖擊強度均較滑石粉直接填充者有明顯的提高，包覆粒子的沖擊、拉伸強度大致提高(119±4)，而經無規(guī)共聚柔性高分子包覆的拉伸強度提高136，沖擊強度提高162。柔性高分子包覆的滑石粉復合粒子混配材料，其增強增韌效果十分明顯[7]，而且可在大范圍填充下(粒子填充質量分數(shù)5～35)強韌性增長持續(xù)有效(拉伸強度提高1/3，沖擊強度提高近2/3)。這種復合粒子是一種行之有效的提高制品綜合性能、降低材料成本的新型填充材料，用于電纜料時綜合性能良好。3.4硅烷偶聯(lián)劑改性滑石粉屬于極性的水不溶 物質，當它們分散于極性極小的有機高分子樹脂中，因極性的差別，造成二者相容性不好，直接或過多地填充往往容易導致材料的某些力學性能下降以及易脆化等缺點，從而對制品的加工性能和使用性能帶來負面影響。可采用硅烷偶聯(lián)劑對滑石粉填料的表面進行改性處理。3.4.1改性方法將硅烷偶聯(lián)劑(如KH–570)配成溶液，攪拌均勻。將溶液滴入烘干后的滑石粉中，攪拌40～60min，使處理劑充分包覆填料[8]，再經加熱烘干即制得改性滑石粉。3.4.2復合材料的應用性能由硅烷偶聯(lián)劑進行表面改性的滑石粉作為高分子材料的填料，可使填充體系的強度、模量均有明顯的提高，改性效果良好，具有較好的實際應用價值。3.5磷酸酯改性3.5.1改性方法主要包覆處理過程[9]為:先將滑石粉于80℃攪拌下在磷酸酯的水溶液中預包覆1h，接著于95℃左右干燥；最后再升高溫度至125℃，熱處理lh。磷酸酯的用量為滑石粉的0.5至8質量百分數(shù)。3.5.2磷酸酯包覆滑石粉的性能磷酸酯可與滑石粉表面發(fā)生化學吸附和物理吸附反應形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散狀態(tài)，可顯著改變填充體系的形態(tài)和機械性能。4展望滑石因其獨特的物理化學性質，被廣泛用于造紙、化妝品、日用化工、陶瓷、塑料、建筑材料、橡膠及醫(yī)藥等行業(yè)。PP塑料的改性滑石粉將是滑石在塑料工業(yè)中的重要應用領域，需針對不同塑料產品的需要來設計滑石產品。對滑石粉的改性還必須考慮到生產成本以及使用工藝中的問題，還必須努力使滑石生產加工面向能充分體現(xiàn)滑石的特性及優(yōu)勢的高附加值行業(yè)?？梢钥匆姮F(xiàn)階段對滑石的改性使用的改性劑研究多為偶聯(lián)劑。有人采用天然或合成膠乳處理滑石粉填料也能顯著改進填充材料的綜合性能。采用其他的表面改性劑進行研究仍有很大的前景。滑石的各性能都已被人們所了解和掌握，只有不斷地努力探索并運用現(xiàn)代高科技手段檢測其各項性能，才能不斷挖掘滑石的應用潛力，這對我國作為滑石生產大國進一步開展滑石的深加工高附加值產品開發(fā)具有重大的經濟意義。參考文獻[1]李藝.廣西滑石的深加工開發(fā)現(xiàn)狀及其發(fā)展方向探討.廣西輕工業(yè),20__(5):1-2.[2]鄭水林.粉體表面改性(第二版).北京:中國建材工業(yè)出版社,20__,21-34.[3]謝海安.滑石的改性及應用.化工時刊,20__,22(2):31-33.[4]羅士平,周國平.鈦酸酯偶聯(lián)劑對無機填料表面改性的研究.合成材料老化與應用,20__(1):9-14.[5]楊華明.活性滑石粉制備及其在PP塑料中的應用.非金屬礦,20__,24(2):24.[6]劉婷婷,張培萍,吳永功.鋁酸酯改性滑石粉的反應機理及其在橡膠中的應用.硅酸鹽學報,20__,30(5):608-610.[7]左建華.滑石粉有機高分子化改性及在PVC中應用.現(xiàn)代塑料加工應用,20__,17(1):8-11.[8]張東興,黃龍男,王榮國,王洋.硅烷偶聯(lián)劑對滑石粉、空心玻璃微珠表面改性的研究.纖維復合材料,20__(2):10-12.[9]劉最芳.磷酸酯包覆滑石粉填充聚丙烯的結構和性能.塑料工業(yè),1995(8):18-22.

第3篇：天然高分子改性材料及應用范文

關鍵詞：淺析建筑；防水涂料；施工技術

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：

1 新型建筑防水涂料的分類及特點

防水涂料在應用前是可流動或黏稠的液體,經現(xiàn)場涂刷后固化形成一層有著一定厚度和彈性的整體涂膜防水層。防水涂料具有防水卷材所不具有的一些特點,它防水性能好,固化后可形成無接縫的防水層;操作方便,可適應各種形狀復雜的防水基面;有良好的溫度適應性,施工速度快,易于維修等。

新型防水涂料的品種較多,按成膜的成分分類,可以分為合成高分子涂料和高聚物改性瀝青涂料。合成高分子涂料包括聚氨脂涂料、丙烯酸脂類系列涂料、硅橡膠類系列防水涂料。高聚物改性瀝青涂料包括SBS改性瀝青涂料、水浮型氯丁橡膠瀝青等。

按涂料的溶劑類型分類,可分為溶劑型涂料、水乳型涂料和反應型涂料。溶劑型涂料是以各種有機質使高分子材料溶解成液態(tài)的涂料,涂刷后溶劑揮發(fā)而成膜,如氯丁橡膠涂料以甲苯為溶劑。水乳型涂料是以水作為分散介質,使高分子材料及瀝青材料等形成乳狀液,水分蒸發(fā)后成膜,如丙烯酸脂乳液等。反應型涂料是以一個或兩個液態(tài)組分構成的涂料,涂刷后經化學反應形成涂膜,如聚氨基甲酸脂橡膠類涂料。

2 選擇和應用防水涂料應注意的問題

2.1 水涂料的品種和主要成分,決定了涂膜的主要性能。如聚氨脂涂料,彈性好,固化層耐水性好,但耐紫外光能力差,一般不得外露使用等;丙烯酸脂類涂料,耐侯性能好,可外露使用,可配成各種顏色,兼有裝飾效果。因此,應根據(jù)工程特點選擇不同品種的防水涂料。

2.2 同一類型防水涂料因配方設計不同,防水涂料性能有較大差異,因此不同的生產廠家的產品應用效果會有一定的差距。

2.3 防水涂料的含固量與用量的關系:防水涂料經涂布后固化成膜,成膜后重量即為涂料中固體成分值,即:涂料的含固量=(成膜后重量)/(涂料量)×100%,對于相同比重的涂料,含固量越高的,在單位面積上涂布后成膜厚度越大,而向大氣中揮發(fā)的溶劑或水分越少。因此,應盡可能選用含固量較高的涂料。

3 高聚物改性瀝青防水涂料及合成高分子防水涂料的施工

高聚物改性瀝青防水涂料及合成高分子防水涂料在使用時其設計總厚度小于3mm,稱為薄質涂料,薄質涂料一般采用涂刷法或噴涂法施工;胎體材料有濕鋪法和干鋪法兩種。一般施工工藝程序為:

3.1 施工準備工作

3.1.1 基層清理。涂刷防水層施工前,先將基層表面的雜物、砂漿硬塊等清掃干凈,基層要平整、無空鼓、無起砂。基層的干燥程度應視涂料特性而定,對高聚物改性瀝青涂料,為水乳型時,基層干燥程度可適當放寬;為溶劑型時,基層必須干燥。合成高分子涂料,基層必須干燥。

3.1.2 配料和攪拌。采用雙組分涂料時,每份涂料在配料前必須先攪勻。配料應根據(jù)材料的配合比現(xiàn)場配制,嚴禁任意改變配比。配料時要求計量準確,主劑和固化劑混合偏差不得大于±5%。

涂料混合時,應先將主劑放入攪拌容器或電動攪拌器內,然后放入固化劑,立即開始攪拌,并攪拌均勻,攪拌時間一般為3～5min。

3.1.3 涂層厚度及涂刷間隔時間控制。涂層厚度是涂膜防水質量最主要的技術要求。在涂刷防水涂料時,不能一次涂成規(guī)定的總厚度,而應分層分遍涂布,而每遍涂膜不能太厚,如果涂膜過厚,會出現(xiàn)涂膜表面已干燥成膜而內部涂料的水分或溶劑卻不能蒸發(fā)或揮發(fā)的現(xiàn)象。但每遍涂膜過薄,又會降低生產效率。因此,在涂膜防水施工前,應根據(jù)涂料性質及設計總厚度通過試驗確定施工分層厚度及涂刷遍數(shù),一般以每平方米用量來控制。

3.2 涂刷基層處理劑

涂膜防水層施工前,在基層上應涂刷基層處理劑,其作用一是堵塞基層毛細孔,使基層的水蒸氣不易向上滲透至防水層,減少防水層鼓泡;二是增加防水層與基層的粘結力。

基層處理劑的種類有以下三種:

水乳型防水涂料,可用摻0.2%～0.5%乳化劑的水溶液或軟水將涂料稀釋,其用量比例一般為:防水涂料:乳化劑水溶液(或軟水)=1:0.5～1。如無軟水,可用冷開水代替,切忌加入一般天然水或自來水。

溶劑型防水涂料由于其滲透能力比水乳型防水涂料強,可直接用涂料作基層處理,如溶劑型氯丁膠瀝青防水涂料或溶劑型再生膠瀝青防水涂料等。若涂料較稠,可用相應的溶劑稀釋后使用。

高聚物改性瀝青防水涂料也可用瀝青溶液(冷底子油)作為基層處理劑,或在現(xiàn)場以煤油:30號石油瀝青=60:40的比例配制而成的溶液作為基層處理劑。

3.3 附加涂膜層施工

涂膜防水層施工前,在管根部、落水口、陰陽角等部位必須先做附加涂層,附加涂層的做法是在附加層涂膜中鋪設玻璃纖維布,用板刷涂刮驅除氣泡,將玻璃纖維布緊密地貼在基層上,不得出現(xiàn)空鼓或折皺,陰陽角部位一般為條形,管根部位應裁成塊形布鋪設,可多次涂刷涂膜。

3.4 涂膜防水層施工

防水涂料的涂布可采用涂刷法或機械噴涂法。涂刷法一般采用棕刷,長柄刷、圓輥刷蘸防水涂料進行涂刷,也可邊倒涂料邊用刷子刷勻,涂刷里面應采用蘸刷法。倒料應注意控制涂料均勻倒灑,不可在一處倒得太多,否則涂料難以刷開,造成厚薄不勻現(xiàn)象,涂刷時應避免將氣泡裹進涂層中,如遇起泡應立即消除。前遍涂層干燥后,應將涂層上的灰塵雜質清理干凈后再進行后一遍涂層涂刷。

機械噴涂法是將防水涂料倒入噴涂設備內,通過噴槍將防水涂料均勻地噴涂于基層表面的工藝。其主要用于黏度較小的高聚物改性瀝青防水涂料和合成高分子防水涂料的大面積施工。

3.5 鋪設胎體增強材料

在第二遍涂刷涂料時或第三遍涂刷前,即可加鋪胎體增強材料,鋪貼方法可采用濕鋪法或干鋪法。濕鋪法是邊倒涂料邊涂刷、邊鋪貼的方法;干鋪法則是在前一遍涂層干燥后,邊干鋪胎體增強材料,邊在已展平的表面上用橡皮刮板均勻滿刮一道涂料。無論采用濕鋪法或干鋪法,必須使胎體增強材料鋪貼平整,不起皺、不翹邊、無空鼓。要使胎體材料全部網(wǎng)眼浸滿涂料、上下兩層涂料能良好結合,確保防水效果。

在層面鋪胎體增強材料時,要注意鋪設方向,一般平行于屋脊鋪設,當屋面坡度大于15%時,為防止胎體增強材料下滑,宜垂直于屋脊鋪設。胎體增強材料的搭接應順流水方向,搭接時,其長邊搭接寬度不小于50mm,短邊搭接寬度不小于70mm,采用二層胎體增強材料時,上、下層不得相互垂直鋪設,搭接縫應錯開,其間距不應小于幅寬的1/3。

3.6 收頭處理

為防止收頭部位出現(xiàn)翹邊現(xiàn)象,所有收頭均應用密封材料壓邊,壓邊寬度不得小于10mm。收頭處的胎體增強材料應剪裁整齊,如有凹槽時,應壓入凹槽內而不得出現(xiàn)翹邊、皺折、露白等現(xiàn)象,否則應先進行處理,然后再涂密封材料。

3.7 保護層施工

屋面保護層可用綠豆砂、云母、蛭石、淺色涂料,也可用水泥砂漿、細石混凝土或塊狀材料等剛性保護層,但采用水泥砂漿、細石混凝土或塊材保護層時,應在防水涂膜與保護之間設置隔離層,以防止因保護層的伸縮變形,將涂膜防水層破壞而造成滲漏。另外,剛性保護層與女兒墻、山墻之間應預留寬度為30mm的縫隙,并用密封材料嵌填嚴密。

地下室的防水涂膜保護層做法,底板、頂板應采用20mm厚1:2.5水泥砂漿層和40～50mm厚的細石混凝土保護,頂板防水層與保護之間宜設置隔離層,側墻背水面應采用20mm厚1:2.5水泥砂漿層保護,側墻迎水面宜選用軟保護層或20mm厚1:2.5水泥砂漿層保護。

參考文獻：

第4篇：天然高分子改性材料及應用范文

關鍵詞：道路；病害；裂縫引 言

瀝青路面開裂是瀝青路面最普遍損壞現(xiàn)象之一。按照瀝青路面裂縫從形態(tài)上分有四大類型：橫向裂縫；縱向裂縫；塊狀裂縫；龜裂。不論是哪種裂縫都是路面的一種結構性破壞，雖然在發(fā)展初期其對路面行車功能還未產生大影響，在交通荷載、雨水和溫度等因素綜合作用下裂縫必將進一步發(fā)展成為不同形態(tài)裂縫，嚴重時便造成路面整體承載能力下降，導致行駛功能降低，影響行車安全。

1 沈陽市金廊沿線道路裂縫病害原因分析

1.1 橫向裂縫病害原因分析

1.1.1 反射裂縫

基層開裂時面層與基層間聯(lián)結作用好，面層給予約束作用，約束導致基層開裂在瀝青面層內部產生拉應力和拉應變，加上行車荷載產生應力疊加作用，當面層內部拉應力或拉應變超過材料允許拉應力或拉應變時，瀝青層就會在對應基層裂縫的位置發(fā)生底部開裂；如果面層較薄，裂縫就會自下而上地發(fā)展到面層表面形成反射裂縫；反射裂縫發(fā)生時機一般在冬季，冬季瀝青面層材料勁度增大，應力松弛能力降低，抗變形能力減小，基層開裂則容易拉裂瀝青面層。反射裂縫發(fā)生根源在半剛性基層，控制半剛性基層材料開裂是減少反射裂縫關鍵環(huán)節(jié)。

1.1.2 溫縮裂縫

低溫收縮裂縫是由于瀝青面層溫度較低或氣溫驟然下降導致瀝青面層溫度梯度變化較快造成，當溫度應力超過材料抗拉強度時便發(fā)生開裂形成裂縫。低溫收縮裂縫首先發(fā)生在溫度較低、瀝青面層質量有缺陷局部處，從表面開始并向深度方向、最薄弱路基橫斷面方向擴展。低溫收縮裂縫通常在較短時間內即可完成，溫度疲勞裂縫是由于氣溫反復升降引起。瀝青路面長期暴露在大氣環(huán)境中，氣溫周期性變化引起路面結構中溫度場周期性變化使作用在路面中溫度應力產生周期性變化導致瀝青混合料溫度應力疲勞，混合料強度降低，極限拉伸應變減小，應力松弛性能下降導致在不太大溫度應力下開裂形成裂縫。

1.2 縱向裂縫

1.2.1 沉降裂縫

由于路基不均勻壓實或軟基處理不當導致路基不均勻沉降，應力向上傳播，即導致基層和面層縱向裂縫，一般長度較大。

1.2.2 搭接裂縫

搭接裂縫分為縱向和橫向兩種。路面攤鋪采用熱接縫時兩臺攤鋪機進行梯隊作業(yè)，因為前后相距較近使攤鋪兩幅能完好地搭接在一起，這種接縫將來一般不會發(fā)生開裂；如果采用冷接縫方式施工接縫處先后攤鋪熱拌瀝青混合料可能搭接不好，會在行車荷載作用下發(fā)生縱向開裂。橫向搭接裂縫是由于新舊瀝青混合料銜接不足造成裂縫。隨施工工藝改進新建道路中搭界裂縫基本消失。

1.2.3 疲勞裂縫

縱向疲勞開裂是由于路面輪跡帶處受到車輪荷載反復作用而產生的一種裂縫，一般與車轍同時發(fā)生，伴隨在車轍兩側。

2 沈陽市金廊沿線道路裂縫病害處置分析

對線狀裂縫修補一般采用灌縫方法，灌縫機械一般包括瀝青灌縫機、高壓熱空氣吹風機、開槽機、石屑撒布機和小型壓實機，而瀝青灌縫機常見的有手推式灌縫機、拖式灌縫機、自行式灌縫機。瀝青路面灌縫材料主要有瀝青、乳化瀝青、改性瀝青等材料，各種規(guī)格粗細集料、填充料等砂石材料及由這些材料組成的混合料。必須具有足夠強度、耐久性和穩(wěn)定性，以承受車輛荷載作用和抵抗自然環(huán)境的影響；養(yǎng)護材料必須進行必要檢驗，不符合要求者不得采用。

2.1 瀝 青

一般選用較高針入度、較好延度道路石油瀝青來灌縫。如縫較寬且較深可分層灌注，裂縫底部選用高針入度瀝青，上層采用粘結性能好、勁度模量較高瀝青。對于成熟裂縫用熱瀝青灌注效果更佳。灌縫瀝青一般用導熱油加熱保溫，瀝青中可摻入適量細砂，形成瀝青砂漿。

2.2 乳化瀝青

一般選用慢或中裂陽離子乳化瀝青，用乳化瀝青來灌注初期效果比較好。與瀝青相比，乳化瀝青具有節(jié)約能源，保護環(huán)境。乳化瀝青在制作時只需加熱到120～140℃，在常溫或較低溫度下使用。常溫下使用現(xiàn)場不需支鍋熬油，減少環(huán)境污染，延長可施工時間。隨時施工，提高瀝青路面服務質量。具有較好流動性和滲透性，有利于填充和治愈瀝青路面裂縫，提高瀝青路面密實性和防水性。

2.3 改性瀝青

改性瀝青是在瀝青中摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、天然瀝青、磨細的橡膠粉，或者其他材料等外摻劑制成的瀝青結合料。改性瀝青可單獨或復合采用高分子聚合物、天然橡膠等材料制作。最常用的改性劑是聚合物，如SBS、SBR、EVA、PE等。

2.4 改性乳化瀝青

改性乳化瀝青是在制作乳化瀝青的過程中加入聚合物膠乳，或將聚合物膠乳與乳化瀝青成品混合，或對聚合物改性瀝青進行乳化加工的道德乳化瀝青產品，是一種高溫抗流變、低溫抗脆裂，耐候性、耐磨性、防水性、抗老化性能優(yōu)良的材料，彈性好、凝固快，非常適合裂縫修補。

2.5 密封膠

選用加入多種高分子聚合物等成分加工而成的瀝青橡膠類、樹脂類密封膠，具有粘結能力強、彈性好、拉伸量大、不溶水、不滲水、高溫不流淌、低溫不脆裂、耐久性好等性能，在美國已得到廣泛應用。

3 灌縫施工注意事項

對于瀝青路面產生細小、不規(guī)則、難以直接灌入材料裂縫沿著裂縫開一條U形凹槽，使填縫材料免受過分拉壓力及交通荷載作用。特別是因溫度變化而產生較大水平位移裂縫必須開槽，以適應水平位移而產生對填縫材料應力。開槽尺寸以裂縫寬度和嚴重程度為依據(jù)，開槽寬度應達到將裂縫破損松散壁面材料切割掉，確定一個適當開槽寬深比，一般開槽寬深比為1：1.5。背襯直徑應比槽寬大25%，槽深應大于兩倍背襯直徑。選擇春秋兩季進行施工，環(huán)境溫度處于年平均氣溫5～15℃，裂縫寬度為一年中平均寬度。因此春秋兩季施工既有利于將材料灌至最深處，可以填充足夠材料又有利于選擇填縫材料，使填縫材料與路面結構更好粘為一體，保證灌縫質量。非工作縫在一年變化量最小，任何時間修補均可，在冬季淺槽無貼封式結構最好，在春季貼封式結構效果最好。

4 結 論

本文針對沈陽市金廊沿線道路出現(xiàn)裂縫成因進行了分析，根據(jù)具體工程提出了處置方案并進行了現(xiàn)場施工跟蹤，經過維修后長期觀測起到了良好的效果。

參考文獻

[1]張愛民等.葉信高速公路拓寬工程南半幅舊路面裂縫病害類型及成因分析[J].中外公路，2007，27（4）：83～85.

[2]李小重.少洛高速公路半剛性基層裂縫處理及防治[J].中外公路，2005，25（3）：47～49.

第5篇：天然高分子改性材料及應用范文

【關鍵詞】建筑工程；新型材料；應用

1新型材料在建筑施工中應用的必要性

我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展，人們生活質量的提高，對建筑材料的要求也越來越高。傳統(tǒng)的建筑材料在很大程度上不能滿足現(xiàn)代建筑施工的需求，在環(huán)保、經濟、資源等各個方面都存在很大的問題，這就需要新型材料的使用。新材料指的是最近發(fā)展起來的，具有較強的應用性能，并具有良好的應用前景。在新型材料與傳統(tǒng)的材料之間并沒有明顯的接線，新型建筑材料是在傳統(tǒng)材料的基礎上發(fā)展起來的，傳統(tǒng)材料發(fā)展的目標就是新型材料。可以說傳統(tǒng)建筑材料與新型建筑材料之間存在密切的相互關系，傳統(tǒng)材料的發(fā)展推動著新型材料的出現(xiàn)，而新型材料的出現(xiàn)有對傳統(tǒng)材料有一定的督促作用。在生產過程中，新型材料與傳統(tǒng)材料具有很大的不同，由于其屬于新型產業(yè)，在生產過程中需要利用新工藝、新理念，大部分新型材料只有在特定條件下才能完成。同時，由于新型材料本身的特點，在安全性能、環(huán)保性能、經濟性能等方面都比傳統(tǒng)材料生產具有較高的要求。

2建筑工程中新型材料的應用

2.1 防水材料

建筑防水材料是目前建筑工程施工中必須的材料種類，是建材市場中重要的組成部分。隨著我國科技的發(fā)展，防水材料也發(fā)生了不斷的變化，在防水性能的基礎上，其綜合性能也不斷的增強，從傳統(tǒng)的紙?zhí)ビ蜌?，逐漸發(fā)展為包括高分子防水材料、瀝青油氈、建筑防水涂料、密合成高分子防水卷材、封材料、堵漏與剛性防水材料等防水類型。目前我國建筑防水材料種類齊全，性價比高，在這一方面基本趕上了世界先進水平。目前，在防水功能基礎上，我國正加大研發(fā)力度，建立專業(yè)的防水建筑研發(fā)團隊，向著建筑功能以及審美方面發(fā)展。

2.2 建筑裝飾材料

一是合成石新材料：上文我們已經提到，合成石的生產原料是荒料、廢渣和尾礦，相較于天然石材，有著更低的價格，對天然石材的缺陷也進行了改良，如裂隙問題，表面容易風化以及較高的吸水率等等。它有著較好的色澤花色，持久耐用，并且沒有輻射等，符合綠色需求，受到了越來越多人的喜愛。如今住宅工程以及環(huán)境工程的水平在不斷提高，對石材的異型產品、建筑雕塑、拼花雕刻以及柱面等提出了更高的要求，那么就可以利用合成石來實現(xiàn)。發(fā)展合成石，可以對石材資源更好的利用，相較于天然石來講，合成石具有一系列的優(yōu)勢，在較大面積內可以使用一樣的花色，有著較好的整體裝飾效果。有機合成石有著較為艷麗的色澤，設計者可以結合自己的喜好來對花色品種進行選擇。

二是環(huán)保材料：通常情況下，可以將目前的環(huán)保建筑裝飾材料分為三個類型，一類指的是天然物質，本身就沒有有毒有害物質，沒有經過污染，只需要經過簡單的加工就可以使用，如石膏、木材等；第二類指的是利用一系列的技術手段，如加工、合成等，來對材料內有毒有害物質的積聚以及釋放進行控制，這類材料被稱為低毒低排放型，不會在較大程度上威脅到人體的健康，比如甲醛有著較低的釋放量，大芯板、膠合板以及纖維板符合國家的相關標準等等。還有就是某些化學合成材料，如環(huán)保型乳膠漆、環(huán)保型油漆等，在現(xiàn)有的科學技術以及檢測手段下，無法對其有毒害物質的影響進行確定和評估，科學技術的不斷革新，在未來可能會對其重新認定。

2.3 新型復合型建筑材料

復合型建筑材料具有耐用、廉價、生產方便、成本低、綜合性能強等優(yōu)勢，逐漸被應用到建筑工程施工中，并取得了顯著的成效。以納米材料改變原有材料的塑性，從而改變材料的聚集態(tài)以及結晶形態(tài)，增加了一些新的性能，對材料綜合性能的提升具有十分重要的意義。

2.4 防火隔熱材料

在施工中，防火材料可以說是建筑防火的重要組成部分，需要引起施工人員的重視。主要包括酚醛泡沫材料、新型防火涂料、復合板材、巖棉、玻璃棉等等。

新的改性酚醛泡沫材料，摒棄了傳統(tǒng)以氟利昂作為發(fā)泡劑的工藝，采用無氟發(fā)泡技術，在生產過程中也不會添加任何有毒有害物質，屬于一種綠色環(huán)保的防火材料。這種材料具有良好的防火、保溫、隔熱和防潮性能，同時無毒無害，質輕，抗壓性強，并且具有良好的隔音吸音效果，因此在建筑工程、熱力工程、航空航天等多個領域得到了廣泛應用。

復合板材包括金屬板材和非金屬板材，從經濟性考慮，這里主要對非金屬板材進行討論。目前市場上出現(xiàn)的最新的復合高強防火板材，主要是不均質夾芯結構，以氧化鎂為膠凝劑，通過相應的技術手段，加入多元改性材料，可以在板材表面形成防火、防水的面層。芯層采用耐火纖維網(wǎng)格布，不僅具備良好的防火性能，而且可以提升板材的強度。

某住宅樓在施工時，為了有效減少火災隱患，采用了防火設計，對內部空間進行合理設置，同時，采用耐火磚作為墻體材料，以提高墻體防火性能。在外墻保溫施工中，采用有ALBICLAD80溶劑型防火涂料，在墻體形成防火保溫層，以進一步提高建筑的防火性能。同時，針對電線、電纜和電氣設備等容易引發(fā)火災的設施，采用XPM防火膨脹模塊，作為防火封堵材料，相比于傳統(tǒng)的防火封堵材料，防火性能更好，從而切實保證了建筑的使用安全，避免了火災事故的發(fā)生。

3總結

傳統(tǒng)的建筑施工技術以及施工材料在實踐過程中，對環(huán)境造成了較大的破壞和影響，那么就需要深入研究，積極的在建筑施工中應用綠色環(huán)保的新材料以及安全的新技術。

【參考文獻】

[1]謝春燕.新型材料在建筑工程中應用與發(fā)展[J].工程科技.2012，32（8）：134-135

[2]原新梅，寧小弟.探討新型材料在建筑工程中的應用與發(fā)展[J].經驗與交流.2013，21（6）：388-389

第6篇：天然高分子改性材料及應用范文

關鍵詞：納米硅基氧化物　果蠟　果蔬　貯藏保鮮

1　研究背景

采后處理(清洗、分級、打蠟)是水果商品化生產的必須環(huán)節(jié)，也是進入國際市場的基本要求。果蠟(亦稱水果涂膜保鮮劑)是水果采后處理的必備產品。在國際上，美國、英國及西班牙等是從事果蠟研究較早的國家，技術相對成熟。上世紀90年代，受FAO/WHO和各國食品衛(wèi)生安全標準的限制及人們對水果感觀質量的更高要求，歐美國家研發(fā)出了以天然植物蠟(棕櫚蠟)和膠(紫膠)為成膜劑的天然果蠟。如美國DECCO公司的仙亮402#、256#，西班牙FOME-SA公司的“威特”果蠟。這類果蠟既能滿足衛(wèi)生安全要求，又能顯著地提高水果光澤亮度，很快在世界各地應用，上世紀90年代中期這類果蠟伴隨打蠟設備進入中國市場。

我國在上世紀80～90年代果蠟研究較為活躍，形成了兩大分支，一是以聚乙烯液態(tài)膜為代表的化學合成蠟；另一種是以“甲殼素”為代表的高分子天然涂膜保鮮劑。但前者光澤亮度不足，后者粘稠度大、不適合機械作業(yè)，導致這兩類產品未能在國內推廣應用。

隨著我國加入WTO，蘋果、柑桔在國際市場的競爭優(yōu)勢凸顯，但是，昂貴的國外果蠟產品和打蠟機械，嚴重制約著我國水果優(yōu)勢的發(fā)揮。甘肅省農科院鑒于“花牛”蘋果采后處理的急切需求，對國內外各種果蠟和市場應用情況進行了深入調研，發(fā)現(xiàn)用天然成膜材料生產的進口果蠟普遍存在成膜速度慢、穩(wěn)定性差、透氣性差的缺陷。打蠟后貯藏，易發(fā)生CO2中毒、引起變咪等問題；打蠟水果在高溫高濕環(huán)境或遇氣溫驟變的情況下易“流蠟”、“泛白”。針對這些問題，省農科院開展了對天然成膜材料改性為突破口的納米硅基氧化物(SiOx)保鮮果蠟研制。鑒于該項目關乎到我國水果產業(yè)優(yōu)勢的發(fā)揮，在項目產業(yè)研發(fā)期間，得到了國家科技部、農業(yè)部和甘肅省有關廳局的高度重視和立項支持，先后投資930萬元，支持項目成果的轉化及示范推廣。2技術路線及重點研究內容

本項研究立足我國水果生產實際和商品化、產業(yè)化發(fā)展需求，吸納借鑒國內外果蠟研究的先進技術和成功經驗，針對現(xiàn)有產品存在的缺陷，采用納米硅基氧化物(SiOx)對天然成膜材料改性和蠟膜固定化技術研究，研發(fā)出了擁有完全自主知識產權，適于機械化作業(yè)、具有“單果氣調”功能的納米SiOx保鮮果蠟新產品。2002年5月通過省級技術鑒定，成果技術達到國際先進水平。同年7月列入科技部農業(yè)成果轉化資金項目完成中試研究，2003年12月列入農業(yè)部重大農業(yè)成果轉化示范項目，投入工業(yè)化生產。新產品填補了國內空白，打破了國外果蠟壟斷經營的局面，實現(xiàn)了果蠟國產化。2004年被國家科技部評為“國家級重點新產品”。2007年取得國家發(fā)明專利授權?；谛庐a品的質量和在國內市場的影響力，受全國食品添加劑標準化技術委員會委托，負責起草修訂果蠟國家標準GB 12489，并通過了審定。

2.1　技術路線及方法

納米硅基氧化物(SiOx)保鮮果蠟的研究過程實質上是將成膜材料從固體狀態(tài)溶解為便于噴涂的液體狀態(tài)，通過手工或機械涂覆于果品表面，溶劑揮發(fā)后在果面形成一層光亮的膜，構成果實內外水分、氣體交換和微生物侵襲的屏障，具有調節(jié)水果采后生理代謝，延緩衰老，防腐保鮮，延長貯藏期、美化水果商品感觀，提高國際市場競爭力的作用。為了保證果蠟成膜速度快，蠟膜質感強、光滑亮澤，需要優(yōu)選成膜材料并按照特定的目標進行改性：為了達到貯運期間狀態(tài)穩(wěn)定，不沉淀，涂覆均勻、成膜細膩、附著性強，需要選擇適合的溶劑、助溶劑、表面活性劑；為了使果蠟具有良好的氣體可控性，研究在果蠟中包埋具有氣調控制功能的納米SiOx材料；為了克服果蠟的“流蠟”、“泛白”問題，研究蠟膜固定化技術……。在整個研究開發(fā)過程中，始終把配方研究與工藝研究緊密結合，產品性能試驗、測定與打蠟實踐結合，接受用戶嚴格地檢驗，根據(jù)實際應用中存在的具體問題，反復調整、循序漸進，逐步優(yōu)化，最終研發(fā)出定性產品。

2.2　關鍵技術研究與自主創(chuàng)新

2.2.1　成膜材料的優(yōu)選與配比試驗研究

通常水果貯藏保鮮應滿足2個最基本條件：一是水果的水分損失要最大限度地減少；二是CO2和O2的滲透交換速度要相對降低，而且CO2/O2比值要高。Hagenmaier，R D等曾對美國市場不同果蠟膜的氣體滲透性能進行了專門研究，認為紫膠、松香等有成膜性好、快干性強、C2H4透過率大的特點。但亦有透濕性大，CO2/O2透過比值低等缺陷。蜂蠟、巴西棕櫚蠟、高級脂肪酸的透濕性低于蟲膠、松香，且有較高的CO2/O2比值，但成膜性、膜質感及光澤亮度差。為了達到成膜性好、快干、阻濕透氣、CO2/O2比值高的要求，經過大量的配比試驗，選擇從我國盛產的紫梗(傳統(tǒng)中藥)中提取的紫膠為主料，以蜂蠟為輔料，用高級脂肪酸作調和乳化劑，構成果蠟的成膜劑組分。經測定單一成分(紫膠)蠟膜的CO2/O2透性比值為2.0，優(yōu)選配方蠟膜CO2/O2透性比增加了一倍，達到4.0。

2.2.2　納米SiOx材料的利用與成膜劑的改性

普通果蠟涂于果面后形成一層蠟膜，有利的一面是減少水分蒸發(fā)、防止微生物侵染，改善果品感官性能；不利的一面是氣密性強，透氣性差，導致CO2在果實內部累積，使水果變味。特別是早熟品種，成熟時期溫度高，濕度大，呼吸強，容易出現(xiàn)CO2中毒。

據(jù)文獻報道和納米SiOx生產企業(yè)的產品特性介紹，納米SiOx為無定形白色粉末，是一種無毒無味的非金屬材料，在透射電子顯微鏡下呈絮狀和網(wǎng)狀準顆粒結構，顆粒大小3～15nm，比表面積大。分子式為SiOx(1個硅，1.2～1.6個氧)，因表面欠氧，偏離了穩(wěn)態(tài)的SiO2結構，表面存在著大量的不飽和鍵，化學性質比較活潑，能夠在偶聯(lián)劑的作用下與高分子材料中的羥基類脂肪酸、羥基半萜稀酸分子交聯(lián)形成網(wǎng)狀或第二聚集態(tài)結構。目前主要用于油漆、密封膠、塑料、橡膠等產品中，可提高上述產品的懸浮穩(wěn)定性、流變性、附著性、光潔度、抗老化性和耐洗刷性。為

此，我們在果蠟產品開發(fā)與功能設計過程中，以解決當前果蠟普遍存在的蠟膜透氣性差，水果易發(fā)生CO2中毒，引起變昧的問題為突破口，在果蠟中植入納米SiOx材料，旨在對天然材料進行改性，改善蠟膜強度和透氣性能，有效控制果品呼吸，增強果蠟的綜合性能，保持水果的新鮮度，延長貯藏期、貨架期。

經過納米SiOx制備、分散劑與偶聯(lián)劑乳化劑篩選、納米SiOx與果蠟的混溶乳化、納米SiOx最佳用量、納米SiOx果蠟的機械噴涂性能及納米SiOx對天然材料改性性能等一系列試驗研究，根據(jù)各個研究階段的果蠟成膜性、機械穩(wěn)定性、果蠟粘度以及蠟膜的硬度、蠟膜彈性、蠟膜附著力、蠟膜耐沖擊性能、蠟膜耐水性、蠟膜耐熱性、蠟膜耐老化等性能測定分析及利用紅外光譜法(FT-IR)、掃描探針顯微鏡(SPM)對蠟膜結構進行掃描分析，以柑桔、蘋果等水果為試驗對象，進行水果涂膜后的果實感官、硬度、保水性、氣體透性、呼吸強度變化、營養(yǎng)成分變化等進行分析，得出如下結果：

在果蠟中加入適量的多孔納米SiOx材料及硅烷偶聯(lián)劑對保持果蠟溶液體系的穩(wěn)定性、改善蠟膜結構、提高表面光潔度、機械強度，增強柔韌性、耐水性均有顯著效果。新產品在劑型、形態(tài)、成膜性、蠟膜色澤亮度、蠟膜持久性等方面達到了歐美果蠟的效果。納米級硅基氧化物果蠟處理的富士蘋果，在室溫開放條件下貯藏三個月，與對照相比，硬度下降減少21％，果品失重損失減少23％，可溶性固形物損失減少18％。

經探針顯微鏡(SPM)掃描發(fā)現(xiàn)：在微觀納米尺寸下，未加納米SiOx的果蠟蠟膜表面呈現(xiàn)針峰狀不連續(xù)形態(tài)；加入多孔納米SiOx材料后，蠟膜表面變得十分平滑，并有周邊光滑的凹陷或孔洞。比較合理的解釋：一是在果蠟中加入納米siOx材料后，多孔納米SiOx的硅氧鍵與天然成膜材料中的羥基類脂肪酸、羥基半萜稀酸分子交聯(lián)形成網(wǎng)狀或第二聚集態(tài)結構，從而增強了納米SiOx果蠟的光潔度和機械強度。二是在蠟膜表面看到的圓滑凹陷空洞，小型孔洞可能是多孔納米SiOx材料固有的，較大型孔洞可能是幾個納米顆粒堆砌形成的。由于納米SiOx顆粒內部或顆粒堆砌的孔洞內外表面存在著大量的對CO2、O2氣體選擇性傳遞和兼有憎水性硅氧鍵，它們賦予了納米SiOx果蠟對氣體的調控功能。

單因素和多因素試驗研究證明，涂蠟能夠明顯降低水果呼吸速率。用普通果蠟處理水果，其CO2釋放量約為對照(不涂蠟)50％：用含納米SiOx材料的果蠟處理水果，其O2吸收量、CO2釋放量顯著增加。納米SiOx含量在0.01％～0.1％范圍內，CO2釋放量隨納米SiOx含量增加而增加。用納米SiOx含量0.05％的果蠟涂果，其CO2釋放速率是對照70％；納米SiOx含量0.1％時，CO2釋放量可達到對照的80％以上。

用開路法(GXH-3051紅外氣體測定儀)測定富士蘋果的呼吸速率，設定對照(不涂蠟)的呼吸速率為100％，用原蠟(不含納米SiOx)的涂果，其CO2釋放速率是對照的51％；用納米SiOx含量0.05％的果蠟涂果，其CO2釋放速率是對照70％；納米SiOx含量0.1％時，其CO2釋放速率是對照75％。

用閉路法，涂蠟3小時后封閉12小時，用氣相色譜儀測定，結果見表1。

多次重復試驗都得到了十分近似的結果。在柑橘、梨、芒果、李子等多種水果試驗，也得到了類似的結果。依據(jù)這個規(guī)律，我們就可以根據(jù)不同水果品種的呼吸代謝特性，通過調節(jié)果蠟中納米SiOx的添加量來實現(xiàn)對蠟膜的透性控制。如熱帶水果和早熟品種需要降SiOx添加量，溫帶水果和晚熟品種需要提高SiOx添加量。研制出適宜特定水果貯藏保鮮的專用保鮮果蠟，涂于水果表面形成完整的蠟膜，獨立控制單個水果的氣體吸收和釋放?；谙災る娮语@微構象和氣體測定結果，本研究提出了“單果涂膜氣調”理論。

2.2.3　納米SiOx材料的分散、乳化及應用技術研究

大量文獻報道，納米材料有許多的神奇功能，但也存在容易“團聚”的缺陷，一旦出現(xiàn)“團聚”其功能就會喪失。因此，納米SiOx材料的分散、乳化及防止納米SiOx“團聚”是本項研究的關鍵技術和難點之一。在研究過程中通過大量的分散乳化試驗、借助于蠟膜紅外光譜分析及電子顯微透視掃描手段，研究提出了無機一有機復合分散劑、偶聯(lián)劑及高速高壓剪切工藝對納米材料進行偶聯(lián)、乳化處理，即由硅烷偶聯(lián)劑將納米SiOx表面存在的不飽和鍵與有機大分子材料的羥基、羥基類脂肪酸和羥基半萜酸類大分子鏈鍵合聯(lián)結，使納米材料在液態(tài)果蠟中具有良好的分散性和穩(wěn)定性，解決了納米SiOx的“團聚”問題。

2.2.4　蠟膜固定化技術研究

在我國南方的柑橘產區(qū)，水果收獲季節(jié)溫度高、濕度大，水果打蠟后不易干、遇雨天易返潮粘手，嚴重時蠟膜全部溶解流失，打蠟的效果喪失殆盡，這種現(xiàn)象通常稱為“流蠟”。南方水果運往北方，遇溫度驟然降低，在包裝箱內的水果表面產生冷凝水，使蠟膜中的水溶性成份流失，果而上殘留蠟膜變成白色，通常稱“泛白”。如果出現(xiàn)上述兩種問題，水果的商品感官質量明顯下降，甚至比不打蠟的水果還差，很難出售，商家要求果蠟生產企業(yè)賠償損失。自1995年國外果蠟進入我國市場以來，每年都會發(fā)生數(shù)次索賠事件。經市場調研分析和試驗研究，我們認為“流蠟”和“泛白”問題根源在于果蠟的成膜速度和蠟膜的耐水性差。為此，在添加納米SiOx材料的基礎上，依據(jù)天然成膜材料在不同PH值中發(fā)生溶解與凝固可逆變化特征及涂蠟過程中果蠟形態(tài)的變化，研究提出了“蠟膜固定化技術”。采用“蠟膜固定化技術”生產的果蠟，涂果烘干后置于濕度為95％的高濕環(huán)境180分鐘不脫膜、不流蠟，干燥后不失色、不泛白，甚至在水中浸泡數(shù)分鐘也不發(fā)生變化，徹底地解決了“流蠟”和“泛白”問題。

3　新產品工業(yè)化開發(fā)過程

納米硅基氧化物SiOx保鮮果蠟的創(chuàng)新研究及技術開發(fā)大體經歷了三個階段，即產品創(chuàng)新研究一產品中試研究一產業(yè)化開發(fā)及示范推廣。

3.1　產品創(chuàng)新研究

此階段從2000年開始，初步完成了新產品研制過程中的基本配方、工藝試驗、小批量樣品制作、果蠟噴涂性能及貯藏保鮮效果試驗、毒理學試驗、產品質量檢驗和新產品標準制訂任務。重點開展了成膜材料配方研究，優(yōu)選出溶解性、蠟膜質感強，膜質光澤亮度好的天然高分子材料作成膜材料配方；開展了納米SiOx材料的利用與成膜劑的改性研究，克服了天然成膜材料普遍存在

著成膜性、機械強度和氣體透性差的問題；開展了納米SiOx材料的分散、乳化及應用技術研究，解決了納米SiOx材料的“團聚”問題；開展了蠟膜固定化技術研究，解決了國外果蠟普遍存在的“流蠟”和“泛白”問題。上述四項關鍵技術難題的攻克，為新產品的開發(fā)奠定了基礎。產品于2002年5月通過了省級技術鑒定，技術達到國際同類研究的先進水平。

3.2　產品中試研究

2002年7月《新型納米SiOx保鮮果蠟中試研究》項目列入科技部農業(yè)科技成果轉化資金項目，科研經費160萬元。2004年底完成了中試研究，實現(xiàn)了由實驗室小樣一小批量生產一班產1噸果蠟。在中試過程中，將配方調整、工藝試驗與機械涂蠟相結合，接受用戶嚴格地檢驗，根據(jù)實際應用中存在的具體問題，進行配方、工藝的調整、改進、優(yōu)化。通過優(yōu)選原料和溶劑，將分步溶解、濃縮工藝優(yōu)化為混合溶解；將納米材料與原蠟的復合、乳化，超聲波工藝提升為在線高速高壓剪切乳化，簡化了制造工藝，降低了生產成本，節(jié)約了能源消耗，擴大了生產規(guī)模，縮短了生產周期。在配方、工藝優(yōu)化的基礎上，建成班生產能力1噸的果蠟中試生產線。通過中試研究，調整優(yōu)化了配方、工藝及工藝流程、工藝參數(shù)，修訂了工藝技術標準和產品質量標準，建立了工業(yè)化生產技術體系。

3.3　工業(yè)化開發(fā)及示范推廣

2003年12月《新型國產納米硅基氧化物保鮮果蠟科技成果轉化示范》列入農業(yè)部重大農業(yè)科技成果轉化示范項目，項目投資638萬元，要求建廠投產后面向全國示范推廣。項目實施以來，創(chuàng)辦了“甘肅潤源農產品開發(fā)公司”，注冊了“伊源”牌商標，建成果蠟生產車間612m2，輔助車間300m2，形成500噸/年生產能力。維修改造800噸水果保鮮庫，建成打蠟車間400m2，引進水果打蠟生產線，形成水果采后處理，貯藏保鮮示范體系。公司已于2004年8月正式投產運營。

4　產品質量管理與應用推廣

4.1　產品衛(wèi)生、安全及質量管理

經甘肅省醫(yī)學科學研究院檢驗，納米SiOx保鮮果蠟的小白鼠經口急性毒性LD50大于10.00g/kg。按經口急性分級標準進行評價，該受試物屬“無毒級”。

新產品生產單位――甘肅省潤源農產品開發(fā)公司于2004年8月取得食品添加劑生產衛(wèi)生許可證，被甘肅省衛(wèi)生廳評為“食品衛(wèi)生等級A級單位”，并于2004年通過了ISO9001:2000質量管理體系認證。

產品被科技部、商務部、國家質檢總局、國家環(huán)?？偩衷u為2004年度國家級重點新產品。

基于產品在國內的影響力，受全國食品添加劑標準化技術委員會委托，由企業(yè)負責起草修訂果蠟國家標準GB 12489-1990《食品添加劑嗎啉脂肪酸鹽果蠟》，已通過了專家審定，這意味著企業(yè)標準將升格為國家標準。

4.2　納米SiOx保鮮果蠟感官理化指標

第7篇：天然高分子改性材料及應用范文

1工業(yè)廢水處理機理研究

改性木質素磺酸鹽中多個基團上的氧原子的未共用電子對能與金屬離子形成配位鍵，產生螯合作用，生成木質素的金屬螯合物，再利用其他物理化學方法將其沉淀就能將水體中的重金屬清除，同時還具有一定的吸附、脫色等作用。改性木質素磺酸鹽用作水處理劑通過吸附、絮凝、緩蝕、阻垢等多重作用來達到工業(yè)廢水處理效果，改性后的木質素磺酸鹽表面的陰離子增多，疏松結構表面使吸附和絮凝效果進一步增強，再加上其本身良好的緩蝕及阻垢性能作為水處理劑得到了研究者多方位的證實?；瘜W改性中的酚化、羥甲基化、氧化、環(huán)氧化、酚醛化、脲醛花、聚酯化等功能性改性均能提高木質素磺酸鹽的吸附能力。木質素磺酸鹽的絮凝效果的提高主要通過交聯(lián)及縮合反應引進的具有絮凝性能的官能團來實現(xiàn)，交聯(lián)反應是用柔軟的鏈段將多個木質素磺酸鹽分子連接起來形成大分子，木質素磺酸鹽的活性吸附點增多；同時還可通過羥甲基化、氧化、縮合、縮聚等反應來改變木質素磺酸鹽的分子構型，增大分子量來提高絮凝效果。接枝共聚是改性木質素磺酸鹽研究最多的改性方法，在引發(fā)劑的作用下木質素磺酸鹽骨架上會產生活性反應點，將具有絮凝及吸附性能的官能團在活性中心的作用下引發(fā)聚合形成支鏈，也可以通過輻射來提高接枝效率，接枝到的活性官能團越多，絮凝及吸附性能就越好。納米改性木質素磺酸鹽是近年來改性木質素磺酸鹽的又一新的研究領域，此方面的報道不多。

2工業(yè)廢水處理效果研究

改性木質素磺酸鹽具有良好的吸附、絮凝和螯合作用，作為水處理劑可有效除去廢水中的金屬離子、懸浮物及有色物質，而且資源豐富，處理效果較好，在工業(yè)廢水處理中具有很大優(yōu)勢。

2.1處理造紙廢水造紙廢水主要分為蒸煮廢水、中段廢水及造紙白水，蒸煮廢水中有大量的有機物，廢液色度深、COD高、懸浮物多并伴有硫醇類惡臭氣味；漂白、篩選和凈化產生的中段廢水中污染物成分復雜，含有纖維素、半纖維素溶解物及添加的各種填料和膠料，屬難生化降解廢水，排放量大，同時還有很多有毒的有機氯化物，是造紙工業(yè)的主要污染源，處理難度高，常規(guī)方法處理難以達到排放標準；造紙白水的成分主要為細小纖維、填料、膠料及有一些造紙?zhí)砑觿?，相對來說污染較小，但是排放量也比較大，因此也不容忽視。劉千鈞[5]從有效地綜合利用木質素這一天然可再生廢棄資源的角度出發(fā)，對木質素磺酸鹽與丙烯酞胺的接枝共聚反應進行了研究，并通過對木質素磺酸鈣丙烯酞胺共聚物的曼尼希反應制備兩性木質素絮凝劑LSDC，其能提高造紙混合污泥沉降速度、降低污泥含水率和污泥過濾比阻，效果優(yōu)于對比樣CPAM。將LSDC應用于廢紙脫墨廢水的處理試驗表明：LSDC對溶液COD的去除率低于60%，但在降低廢水濁度方面有較好的效果。木質素磺酸鹽的復合改性是提高分子量，增加活性基團的有效方法之一，用于造紙廢水處理時，更多的活性吸附點將會強化吸附及絮凝效果。Area[6]等利用亞硫酸制漿廢液中的木質素磺酸鹽，采用2種季銨型陽離子單體，2種接枝共聚方法，得到陽離子型木質素，并將其用于紙漿污泥和污水的處理，效果較好。喬瑞平[7]等選用聚合氯化鋁(PAC)和木質素改性脫色絮凝劑(LDH)對制漿造紙廢水進行了深度脫色處理研究。實驗結果表明，單獨使用LDH或PAC處理該廢水時，廢水色度和CODcr的脫除效果不理想。當PAC和LDH的投加質量濃度分別為400mg/L和5mg/L時，處理后廢水色度和CODcr分別為33.3倍和84.88mg/L，滿足國家造紙工業(yè)水污染物排放標準。LDH具有良好的絮凝脫色和脫CODcr的能力，而且生產成本較低。復配使用PAC和LDH不僅能降低投藥量、還能提高處理效果，應用于制漿造紙工業(yè)廢水深度處理的前景良好。

2.2處理電鍍廢水電鍍工業(yè)是污染較嚴重的產業(yè)之一，廢水排放量大，電鍍過程產生的廢水中往往含有多種重金屬離子和氰化物，有些屬致癌、致畸、致突變的劇毒物質，如果不加處理就直接排放將會嚴重污染水體。重金屬離子最終經過食物鏈在人體內積累，造成的環(huán)境污染及生命安全問題都不容小覷。電鍍廢水中的重金屬離子一般主要通過絮凝將其除去，因此尋找高效綠色的絮凝劑迫在眉睫。丙烯酰胺接枝共聚在木質素磺酸鹽中引入-CONH2，使得木質素磺酸鹽的分子量增大從而增加了絮凝劑的活性吸附點，絮凝性能得到提升。用此改性木質素磺酸鹽處理電鍍廢水，當其用量為90mg/L，pH值控制在4～7，絮凝2h，在室溫的條件下，可使電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Pb2+和Ni2+去除率分別達到93%、90%、96%和90%以上。電鍍廢水中的Cd2+在pH=7，改性木質素磺酸鹽用量80mg/L，絮凝60min，室溫條件下的去除率達到99%以上。范娟等以木質素磺酸鈣為原料，利用反相懸浮聚合技術制備的球狀木質素基離子交換樹脂對低濃度的Cr3+表現(xiàn)出良好的吸附性能，研究發(fā)現(xiàn)升高溫度還能提高前期吸附速率，為改性木質素磺酸鹽在電鍍廢水處理提供了參考。以木質素磺酸鈉和尿素為原料，釆用甲醛作交聯(lián)劑，進行氧化預處理然后再進行胺化改性合成改性的木質素磺酸鈉對銅、鉛的吸附過程的效果最好。吸附屬于多孔固體物質單分子層慢吸附過程。木質素磺酸鈉與甲醛反相懸浮縮聚反應，以液體石蠟為分散相，添加少量的非離子型表面活性劑為分散劑，制備的木質素基吸附材料的外表呈凹凸不平狀，具有疏松多孔的結構特征，含有較多的活性基團包括羥基、磺酸基、甲氧基和少量的羰基，有利于金屬離子吸附。對Pb2+和Cd2+的吸附速度快，室溫下1h基本達到吸附平衡；溫度升高，達到平衡吸附的時間越短；增加Pb2+、Cd2+溶液的初始濃度，木質素吸附材料的平衡吸附量會增大；吸附等溫線符合Langmuir吸附方程，對鉛的吸附飽和度和吸附能力大于對鎘的吸附。對木質素磺酸鈉進行超聲和攪拌處理，并加入一定量丙稀酰胺、三聚磷酸鈉，可制成納米木質素磺酸鈉吸附劑，其分布均勻且性質穩(wěn)定，表面具有凸凹不平、疏松、規(guī)則的球形的結構，有利于重金屬離子的吸附。對Cu2+、Cr6+、Pb2+的吸附率均大于98%，在同等條件下，納米木質素磺酸鈉制劑比木質素磺酸鈉原劑具有更大的吸附量和吸附率，作為重金屬吸附劑在水處理中具有很好的發(fā)展前景。

2.3處理印染廢水印染是紡織工業(yè)廢水產生的主要工段，印染廢水排放總量占到了紡織行業(yè)廢水排放總量的80%左右。印染廢水包含了各種類型的助劑、染料、整理劑等，抗光解、抗氧化和抗生物降解的染料的應用使得印染廢水處理難度進一步增大，廢水的COD高，水質復雜，使得印染廢水處理成本急劇增加[15]。改性木質素磺酸鹽用于印染廢水處理主要通過脫色及COD的變化來評價印染廢水處理效果。王自軍[16]先將從造紙黑液中提取的木質素進行磺化，與丙烯酰胺接枝共聚得到木質素磺酸鈉，再與甲醛、多胺作用，進行羥甲基化和胺甲基化反應后制得有機高分子絮凝劑。處理印染廢水效果較好且不會對模擬染料廢液造成二次污染。Donald的專利中用堿處理木質素來增加酚基，再胺烷化增加鏈長，然后用雙酷試劑交聯(lián)，最后得到陽離子表面活性劑，用其處理染料廢水獲得了良好的效果。以木素磺酸鈉為表面活性劑和結構導向劑通過水熱法合成的納米ZnO光催化劑對亞甲基藍、偶氮染料剛果紅和鉻藍黑R表現(xiàn)出較強的光催化活性。以木素磺酸鈣(LS)為表面活性劑通過液相沉淀法合成的納米ZnO光催化劑高溫煅燒后對甲基橙顯示了優(yōu)良的光催化活性，60min的降解率達到98％以上。研究表明木質素接枝丙烯酸對活性染料苯胺有較強的吸附能力，通過調節(jié)吸附環(huán)境的pH值，堿木質素接枝丙烯酸對苯胺可實現(xiàn)吸附和脫附反應，可多次循環(huán)使用。Liu等以木質素磺酸鈣為原料制備了兩性木素絮凝劑LSDC，并將其用于活性艷藍X-BR、活性黃X-R、活性紫K-3R、活性黑K-BR等多種模擬印染的廢水的脫色處理。實驗結果表明，LSDC對各種染料的脫色率在投加量在0~150mg/L范圍內脫色率隨投加量的增大而增大，不會造成二次污染。同時投加量增加會引起廢水CODcr的提高，投加量應該適當控制，不同種類的染料的脫色效果不同，但脫色率均在82%以上。蔣玲以造紙污泥中提取的木質素為原料，合成了木素基陽離子絮凝劑，產物對幾種模擬染料廢水具有良好的脫色性能，其絮凝過程為靜電中和及吸附橋連的雙重作用。經磺化制得木質素磺酸鹽，再與用三乙胺和環(huán)氧氯丙烷反應制得的季銨鹽單體接枝共聚合成出兩性木質素絮凝劑對多種染料都具有良好的脫色效果，脫色率均達82%以上。冷棉桃以堿法造紙過程中產生的污泥為原料，利用其中的木質素與亞硫酸鈉和3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨(CHPT-MA)反應，制備出同時含有磺酸基和季銨基的兩性絮凝劑，用其處理高濃度印染廢水CODcr去除率最高可達72％。

2.4處理制藥廢水制藥廢水相對于其他工業(yè)廢水而言因為原料成分復雜、生產過程多樣、產品種類繁多等特點降解性差，因此水質變化也比較大。藥廢水成分復雜，有機物含量高、分子質量大、水中的有毒物質和抗生素類對生化處理的菌種有很強的抑制作用，因此絮凝法成為制藥廢水處理的最佳選擇，但是單獨絮凝處理并不能達到國家規(guī)定的廢水排放標準，今后要從高效絮凝劑和其他水處理技術聯(lián)用來強化制藥廢水處理效果[24]。李愛陽等制備的改性木質素磺酸鹽處理100mL含有機物的制藥廢水2h，可使有機物廢水的渾濁度、CODcr和UV254的去除率分別達97.4%，74.3%和61.4%以上。改性有機高分子絮凝劑處理有機物廢水的效果遠高于傳統(tǒng)的絮凝處理方法，且處理費用較低，具有很好的推廣應用前景。劉明華利用有機/無機復合型改性木質素絮凝劑MLF，處理抗生素類化學制藥廢水，并進行了絮凝條件的優(yōu)選實驗。結果表明，當抗生素制藥廢水的pH值為6.0，絮凝劑的用量為120mg/L時，廢水中CODcr、SS和色度的去除率分別達到61.2%、96.7%和91.6%。不同類型絮凝劑的對比實驗結果表明，MLF處理抗生素類化學制藥廢水的用量少，絮凝性能明顯優(yōu)于聚丙烯酰胺(PAM)、聚合硫酸鐵(PFS)、硫酸鋁鉀(PAS)和硫酸亞鐵(FS)等絮凝劑。

3結語

第8篇：天然高分子改性材料及應用范文

【關鍵詞】煅燒高嶺土；偏高嶺土；土聚水泥；混凝土；涂料

0 前言

我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)高嶺土的國家之一，并順利將其應用在各個行業(yè)中。非煤系高嶺土資源，我國的儲量排于世界第五位。煤系高嶺土的資源儲量居于世界首位。到2003年底，統(tǒng)計我國21省市的所有產地儲量，基礎總儲量為5.46億噸，探明遠景儲量及推算儲量為180.5億噸，大部分以煤層中夾矸、頂?shù)装寤騿为毜男问酱嬖谟谖覈鴸|北、西北和石炭-二疊紀煤系中，其中最多的資源分布在內蒙古準格爾煤田。另外，在產量上來看，我國的產量占世界總產量的78%，在世界上占有重要位置。

高嶺土主要由小于2μm的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物（高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等）組成，其主礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，除高嶺石簇礦物外，還有蒙脫石、伊利石、葉蠟石、石英和長石等其它礦物伴生。高嶺土的化學成分中含有大量的Al2O3、SiO2 和少量的Fe2O3、TiO2 以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。

1 煅燒高嶺土在建筑材料領域的應用

1.1 新型膠凝材料-土聚水泥

土聚水泥是最近30年發(fā)展起來的新材料，是一種不同于普通硅酸鹽水泥的新型膠凝材料。20 世紀70 年代末，法國Davidovits教授開發(fā)了一類新型的堿激活膠凝材料―土聚水泥（Geopolymeric cement）。因在其水化產物中含有大量與一些構成地殼物質相似的化合物―含硅鋁鏈的“無機聚合物”而得名。土聚水泥是以高嶺土為原料經較低溫度（500-900℃）煅燒，發(fā)生如下反應：

2n[Si2O5，Al2（OH）4] 2（Si2O5，Al2O2）n+ 4nH2O

（1）該反應使Al的配位數(shù)從6配位轉化為4或5配位，高嶺石結構轉化為無定型結構的偏高嶺土，有較高的火山灰活性。處于介穩(wěn)狀態(tài)的偏高嶺土等無定型硅鋁化合物經堿性激活劑及促硬劑的作用，硅鋁氧化合物經歷了一個由解聚到再聚合的過程，形成類似地殼中一些天然礦物的鋁硅酸鹽網(wǎng)絡狀結構。土聚水泥具有有機高聚物的鏈接結構，但其基本結構為無機的硅氧四面體和鋁氧四面體，其中負電荷由堿金屬和堿土金屬等陽離子來平衡。

在土聚水泥的反應以及成型過程中，水是必不可少的，它在該過程中充當著介質的作用，并且在凝固后部分水份作為結構水存在于反應物中，但是，土聚水泥不會出現(xiàn)硅酸鈣的水化反應。相比于高分子聚合物，單體在土聚水泥的聚合反應之前是不存在的，其中范德華鍵為輔的情況下，離子鍵和共價鍵作為主要終產物，而傳統(tǒng)的水泥則是以范德華鍵和氫鍵為主，所以它的性能要比傳統(tǒng)水泥高。土聚水泥在礦物組成上完全不同于硅酸鹽水泥，其主要由無定形礦物組成：①高活性偏高嶺土；②堿性激活劑（苛性鉀，苛性鈉，水玻璃，硅酸鉀等）；③促硬劑（低鈣硅比的硅酸鈣以及硅灰等，處于無定形態(tài)）；④外加劑（主要有緩凝劑等）。一般條件下，土聚水泥聚合反應后的生成物是一種無定形的硅鋁酸化合物，在較高溫度下，可生成類沸石型的微晶體結構，如方鈉石：

（Na）n（Si-O-Al-O）n；方沸石：（Na， Ca， Mg）n（Si-O-Al-O）n 等。

這些礦物形成了獨特籠形結構，可開發(fā)出許多新的功能用途，如用作核放射元素的固封材料及制成薄膜吸附材料等。

1.2 混凝土摻合料

偏高嶺土-（Metakaolin，簡稱MK）是高嶺土（Al2O3?2SiO2?2H2O）在適當溫度（500-900℃）下脫水形成的無水硅酸鋁（Al2O3?2SiO2）白色粉末，平均粒徑1-2 μm，SiO2 和Al2O3 含量在90% 以上，特別是Al2O3 含量較高。偏高嶺土中原子排列是不規(guī)則的，呈現(xiàn)熱力學介穩(wěn)狀態(tài)，此時具有強烈的火山灰活性，有超級火山灰（Super-Pozzolan）之稱。偏高嶺土易于與水泥水化產物CH和水反應后生成水化產物，主要是CSH凝膠，以及水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣等，因此被大量應用于混凝土摻和料來代替硅灰。

1.3 油漆涂料

油漆工業(yè)使用的主要礦物原料是CaCO3、滑石、TiO2 和煅燒高嶺土；由于高嶺土具有化學惰性、很強的遮蓋能力、成本低、白度高等的性能，所以煅燒高嶺土在油漆中充當著填充物和色料替代物，這樣既能控制昂貴燃料的需求量，又能降低生產成本。對于煅燒高嶺土，除了上述優(yōu)點以外，還有很多特點：形狀不規(guī)則，光學性能強，顏料自身體積濃度和吸油量較高，耐磨，不易老化，并且遮蓋力也是很高的。在油漆工業(yè)中它的主要用途就是替代白色顏料，尤其是二氧化鈦；另外，在顆粒和類型上是相互對應的，不同類型的油漆用不同顆粒和類型的高嶺土。比如，光澤暗淡或者平光漆中要使用顆粒較粗的煅燒高嶺土；光澤較亮的油漆則需要顆粒比較細的煅燒高嶺土，并且利用細粒高嶺土的不透明、防腐性的特點，還可以制造乳膠狀材料。

目前，油漆涂料是我國煅燒高嶺土最大的消費領域，約占總消費量的65%-85%。目前，高檔涂料中將大量使用白度94以上、粒度4000目以上（325目篩余量為零） 的優(yōu)質煅燒高嶺土。根據(jù)對有關資料的統(tǒng)計分析，2005年使用高白度和超細煅燒高嶺土的油漆涂料廠已經占10%，其需求量達12萬噸。2010年的時候該使用比例已經提高到30%，需求量達35萬噸。

2 結語

以煅燒高嶺土為原材料制成的土聚水泥有很多優(yōu)點，不僅有著有機高分子的的優(yōu)良性能，而且其工藝簡單，價格低廉，最重要的是能夠節(jié)省資源。因此被稱為“綠色建筑材料”。依據(jù)其性能以及發(fā)展分析，在不久的將來，傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥會被土聚水泥取代并繼續(xù)擴大其適用范圍。因此，煅燒高嶺土材料的研究和發(fā)展直接影響著我國非金屬礦資源以及經濟的建設、社會的發(fā)展。

【參考文獻】

[1]鄭水林，李楊，許霞.升溫速度對煅燒高嶺土物化性能的影響[J].非金屬礦，2001（06）.

[2]夏開勝，沈上越，范力仁，王春龍，舒小偉.煅燒高嶺土/聚丙烯酸鈉高吸水性復合材料的研制[J].中國粉體技術，2005（02）.

第9篇：天然高分子改性材料及應用范文

關鍵詞：改性瀝青混凝土；市政道路；配合比設計；施工控制

中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：

隨著我國城市化進程的加快，交通運輸業(yè)也取得了巨大的飛躍。為了滿足市政道路路面的使用性能的要求，延長路面的使用期限，就必須使用高性能的路面材料，改性瀝青混凝土應運而生。它具有良好的高溫穩(wěn)定性、抗低溫能力，改善了瀝青的水穩(wěn)定性，提高了路面的抗滑能力，增強了路面的承載能力，成為了當今市政道路路面材料的新寵。

1.改性瀝青的概述。

瀝青材料是由高分子碳氫化合物及這些碳氫化合物的非金屬的衍生物構成的混合物。改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子、聚合物、磨細的橡膠粉或其它填料等外摻劑，或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善而制成的瀝青混合料。

目前，我國瀝青改性材料中采用最普遍的是聚合物改性瀝青，它主要是將適量的塑料及橡膠等聚合物加入瀝青之中，從而改善其各方面的性能。改性瀝青是在原有基質瀝青的基礎上,摻加適量SBS改性劑制作而成。把SBS摻入進基質瀝青中去，能夠有效降低瀝青對溫度變化的敏感度，提高瀝青的軟化點，從而提高了瀝青路面的耐高溫能力及抗車轍能力；此外，也降低了瀝青的脆點，保證瀝青在寒冷的冬季不發(fā)脆，具有柔韌性，以減少路面裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。改性瀝青路面的施工和普通瀝青的施工大致相同，主要包括原材料試驗、配合比設計與選擇、混合料的拌合、攤鋪、碾壓及面層質量控制等。在科學合理的瀝青混凝土設計配合比及施工條件下，瀝青路面的耐久性及高溫穩(wěn)定性能夠明顯提高。

2. 改性瀝青混凝土的優(yōu)缺點。

傳統(tǒng)的水泥砼路面具有強度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、養(yǎng)護費用少、經濟效益高、有利于夜間行車等優(yōu)點。但水泥砼路面有接縫，影響行車的舒適性；路面兩邊和板角容易破損；水泥砼路面損壞后修復也較困難。而瀝青砼路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪音低、施工工期短、養(yǎng)護維修方便、適宜于分期修建等優(yōu)點。但瀝青路面強度和抗變形能力受溫度環(huán)境影響大，高溫易產生車轍，低溫易開裂。如今的改性混凝土在兼具水泥混凝土與普通瀝青混凝土優(yōu)點的同時，也彌補了兩者的不足，它還具有車轍變形量小、耐高溫、低溫性能好、不易發(fā)生裂縫、斷裂等優(yōu)點。但具體而言，針對不同的改性瀝青混凝土，其也存在各自的缺點，以橡膠瀝青為例，其缺點在于：不適用于小型工程施工；溫度要求嚴格，施工難度較大；橡膠瀝青氣味大，施工人員要進行防護；在使用時間及條件上都有限制。

3. 改性瀝青混凝土的配合比設計。

（1）原材料的要求。

A.粗集料與細集料：其中，粗集料，主要是用于改性瀝青混合料的面層，保證瀝青加鋪層表面的抗滑能力和混合料中骨料的嵌擠，最好采用碎石或者是碎礫石，粗集料必須保持干凈、無任何有害雜質、干燥，保證硬度與強度，其中有適量大小的顆粒，且和改性瀝青具有很好的附著性，要求使用反擊式破碎機進行生產，以保證粗集料的顆粒形狀。

B.細集料：細集料指2.36mm以下的集料，主要是用于增加混凝土的穩(wěn)定性，通過增加顆粒之間的嵌鎖作用及減少在粗集料之間留有的空隙來實現(xiàn)的。天然砂的含量要求在20%以下，以保證與瀝青的粘附性。

C.填充料：填料同樣要求要潔凈、干燥，其質量要符合規(guī)范要求。對于改性瀝青混合料的填充料，采用強基性巖石為宜，在將其磨細成為礦粉，施工中應保持礦粉干燥無結團，成團的礦粉不得直接使用，也不使用回收團，而采用水泥和消石灰做填料時，其用量控制在礦料總量的2%以內。

D.基質瀝青：其中的基質瀝青一般專門的道路瀝青，必須符合重交通道路石油瀝青技術要求。保證改性劑SBS均勻分散于基質瀝青中，高質量的改性劑及基質瀝青是保證改性瀝青混凝土質量的前提，其次，改性劑SBS的添加劑量要合理。

（2）瀝青混合料配合比設計。

SBS改性瀝青混凝土的配合比設計,應嚴格遵循混凝土的相關規(guī)范和要求，可用馬歇爾實驗來確定各種礦料的配合比及瀝青的用量，從而確定瀝青混凝土的配合比設計。此外，生產配合比的設計，應該在生產中，其礦料按照目標配合比進行烘干，熱料進行二次篩分后，熱料倉中的礦料需再次進行礦料配合比的計算，確定各種熱料倉礦料的比例。

4.改性瀝青混凝土應力吸收層的設計。

在瀝青攤鋪的過程中，容易出現(xiàn)反射裂縫的現(xiàn)象，這對于路面的使用壽命及其不利。導致反射裂縫出現(xiàn)的因素主要有三個，即溫度應力、荷載應力以及水的作用。溫度應力，是指混凝土隨著一年四季溫度的急劇變化造成的收縮與熱脹的現(xiàn)象，于是就會造成裂縫；其次，在荷載作用下，混凝土接縫之處產生比較大的彎沉差，進而造成層間材料與瀝青加鋪層受到豎向剪切，加速了加鋪層裂縫的開展。最后，在一些多暴雨的地區(qū)，若路面的排水系統(tǒng)不善，就會使更多的水滲入到裂縫中，長期下去，會使裂縫進一步增大。依據(jù)這些因素，應采取應力吸收層的措施來減少裂縫的出現(xiàn)。應力吸收層的設計，應該具有柔韌性、防水性及黏附性，此外，其抗剪強度一定要達到規(guī)范及要求，起到吸收及緩沖的作用。

5. 改性瀝青混凝土的施工控制。

（1）瀝青混凝土的拌合。

A.集料的除塵。

拌合樓要嚴格進行吸塵、除塵工作，間歇式拌合樓一般都有一級除塵與二級除塵。除塵方式有旋風式、布袋式等，以保證改性瀝青混凝土的質量，在施工的過程中時，應該根據(jù)具體的實際情況，如：拌合產量、礦料級配等要素，精確計算礦粉的用量，并將其與當天的礦粉實際消耗量進行比較。若實際消耗的礦粉量比計算的結果要少，則說明拌合樓的除塵工作沒有到位。

B. 外摻劑的添加。

從路面抗滑的要求來考慮，常常采用玄武巖集料，而改性瀝青的粘附性較差，所以，必須在改性瀝青之中摻入適量的抗剝離劑，以改善瀝青與集料之間的粘附性，從而增加瀝青路面的抗滑性。在施工的過程中，要合理控制抗剝離劑的摻加量，可根據(jù)拌合產量及瀝青用量，按照一定的比例，得出合適的抗剝離劑的數(shù)量，或者是，依據(jù)每車瀝青的重量，計算所需抗剝離劑的數(shù)量。

（2）改性瀝青混合料溫度的控制。

溫度控制是改性瀝青混凝土施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)。一般而言，改性瀝青混合料的施工溫度與普通瀝青的施工溫度相比要高10～20攝氏度。如果瀝青的溫度過高，則會同時引起改性劑及抗剝落劑的老化，因此，在改性混凝土施工的過程中，對于混凝土的出場及到場溫度，尤其是攤鋪溫度及碾壓溫度，都要仔細檢測可控制，避免改性瀝青混凝土因溫度過高而失效。

（3）改性瀝青混合料的運輸。

保持運輸車輛的車廂內部的清潔，為了防止瀝青混合料和車廂板粘結在一起，可在車廂的側板及廂底涂一層隔離劑后。在進行裝料的過程中，為了盡量減少瀝青混合料的顆粒大小的分離，應該縮短出料口與車廂的裝料距離，在運輸?shù)倪^程中，運料車應有雙層蓬布作為覆蓋，用以保溫、防雨等。

（4）改性瀝青混凝土的攤鋪。

鋪筑SBS改性瀝青路面時，最好采用非接觸式平衡梁以控制攤鋪的厚度。在攤鋪的過程中，要檢查并且不斷調整攤鋪的厚度，盡量保持厚度的均勻一致。

為了提高瀝青路面的平整度，要進行連續(xù)、穩(wěn)定的攤鋪作業(yè)。此外攤鋪的速度要依據(jù)拌和機的產量、施工設備的性能以及攤鋪厚度的要求，按照大約2．5米每秒的速率，均勻且不間斷地進行攤鋪。

（5）改性瀝青混凝土的碾壓。

改性瀝青混凝土在高溫時具有較高的穩(wěn)定性，所以在攤鋪后，緊接著就要及時進行碾壓，此外，要確保在適宜的碾壓溫度下來碾壓成型，壓實質量的優(yōu)劣和壓實的溫度有很大的關系。一方面，要保證改性瀝青混凝土的初始壓實度，另一方面，也可減少溫度的散失，保證瀝青路面的平整度。碾壓作業(yè)包括初壓、復壓及終壓這三道主要工序，要嚴格按照碾壓工序進行施工作業(yè)。

6.結束語。

改性瀝青混凝土在市政道路中被普遍使用，且隨著經濟與科技的不斷發(fā)展, 改性瀝青混凝土也會進一步改善，在城市道路建設中將發(fā)揮著更重要的作用。

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