天然高分子改性材料及应用精选(九篇)

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第1篇：天然高分子改性材料及应用范文

关键词：高分子材料；汽车领域；应用

当前汽车工业得到了快速发展，要求在车体结构、车身重量、防止腐蚀、做好隔音减振、节约能源等方面实现突破性进展，要求生产工艺实现自动化、行驶达到高速化。因此在生产汽车过程中大量应用重量轻、韧性好、不易腐蚀、良好隔音隔热的高分子材料，不但可以在汽车行驶中节约大量的燃料而且也可以提高汽车综合性能。所以当前高分子材料已普遍应用于汽车生产当中。由于使用高分子材料，所以不但可以减轻汽车总体重量，减少能源排放，而且也可以利用塑料易成型加工的特点，可以减少生产成本。当前，高分子材料已广泛应用于汽车饰件与功能结构件当中，在汽车总重量中占到了十分之一以上。

1 高分子材料在汽车上的应用状况

1、汽车饰件上的应用

汽车的饰件主要有内饰件与外饰件。这些饰件的作用等同于汽车的功能结构件。它们不但具有多方面的功能，而且主要占据着汽车的外观，是购买汽车者的首要选择。

（1）内饰件

汽车的内饰件主要有仪表板、车门内板、方向盘、座椅、顶篷、地垫、遮阳板等。内饰件不但要保证具有减振、隔热、隔音、遮音等作用，而且还要求做到耐热与高抗冲性、高强度与刚性、表面硬度高、不易被化学品腐蚀、不怕刮擦、保护环境等特点。最早汽车内饰件主要应用金属、木材、纤维纺织品等制作而成，不但外观较差而且也不利于保护环境。因此，高分子材料以其独有的优势迅速得到了汽车行业的应用。当前，汽车内饰件当中应用的塑料在汽车全部塑料中占到了一半以上。过去汽车内饰件主要应用PVC、ABS、PU 等。当前汽车内饰件则主要应用聚丙烯材料，有着无以伦比的优势，如较好的韧性、较大的强度、较好的弹性、可以隔热、不怕腐蚀、可以随地取材、可以实现二次利用、成本较低等，因此得到了汽车内饰件的普遍应用，特别应用于汽车当中最大的内饰件----仪表板方面。PP仪表板是最近几年才出现的新型仪表板，不但有着较强的韧性与强度，而且外观较美、成本较低，所以广泛应用于汽车的仪表板方面。欧洲是世界范围内生产汽车最多的地区，他们的汽车仪表板全部采用PP，而且还在不断扩大应用范围。

（2）外饰件

汽车的外饰件主要有保险杠、雨刮、车灯、车玻璃、门把手、门锁等。在过去较长时期内，汽车外饰件主要使用金属合金，主要缺点是重量大、外观差、价格昂贵、不能环保、容易腐蚀等。随着高分子材料普遍应用于汽车工业，尤其是汽车保险杠主要使用塑料制作而成。保险杠的主要作用就是当汽车受到冲撞时，可以抵消一部分冲击力，具有缓冲的作用，可以保护外界的人与车。因此保险杠不但要做到外观美而且还需具有很好的安全保护作用。当前世界范围内的保险杠应用高分子材料制作的占到了十分之九以上。主要应用SMC、GMT 和改性 PP 等材料。保险杠的组成部分有面板、缓冲材料、横梁。合成面板主要应用PP制作而成，如桑塔纳轿车的保险杠面板应用的材料就是共聚丙烯加热塑性弹性体。与其它材料相比，这种材料的具有较大弹性、可以有效低消外界冲击、不易损伤等优点，这样的保险杠在受到外力冲击过程中，能够最大程度地减轻冲力，可以有效保护车外人的生命安全。

2、汽车功能结构件上的应用

汽车配件作为特殊商品，在使用上有很多具体要求，例如防油、抗腐蚀、耐高温、成本低、质轻等特点，才能符合汽车上油箱、发动机主要部件、脚踏离合器等的使用要求。其中最主要的部件就是油箱，由于油箱的结构复杂，工艺要求高，大大增加了制造成本。塑料的使用就能有效解决这一难题。在汽车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，但是这种材料的缺点是容易漏油，经过工艺改进，F在生产出了具有较好隔油性的改性pe材料。pe材料在发达国家使用较早，我国在轿车上使用树脂制作油箱还处于开发阶段。

2 汽车高分子材料未来发展方向

1、降低成本，提高性能

笔者认为在将来汽车塑料应用中，主要以PP、ABS 为主。为了进一步节约生产资金，需要大力研究应用同一种或几种材料，这种原材料随处可见，生产工艺简单，使回收的废旧塑料及时得到了应用。为了使其具有更高的性能，就要对原材料进行改性与复合，从而创造出性能更优、发展潜力更大的复合材料与工程塑料等。

2、增加安全性能和环保性能

当前汽车工业得到了前所未有的发展机会，每年都会消耗大量的塑料制件，但同时也会产生大量的塑料废品，要占塑料生产总量的50%以上。当前废旧塑料的回收利用还没有得到较快发展，同时也不具有可降解性。所以开发新型塑料具有非常重要的意义。生物塑料的可降解性较好，可以普遍应用于将来的汽车制造当中。如使用天然纤维与PP、PE等材料共混改性，用来生产汽车制件，性能远远高于玻璃纤维增强材料，而且重量更轻，可以回收再利用，与快速发展的汽车行业相适应，塑料制件实现生物化是发展的趋势。

3、创新材料及应用技术

当前，工程塑料在塑料行业中占有重要地位，它的主要特点是强度高、不易腐蚀、不易老化等，因此迅速进入各行各业当中，特别是汽车行业的生产。高分子合金是在改进工程塑料的基础上生产出来的，具有更优的性能，不但材料易于加工，而且具有较高的性能，有利于减轻重量节约资金。随着纳米技术的出现与应用，当前已经在塑料行业中崭露头角。当前，高分子纳米复合材料在碳纳米管高分子复合材料、纳米粒子关于聚合物的改性方面实现了突破。发达国家当前已经出现了高性能的纳米复合材料，并广泛应用于汽车生产当中。

3 结束语

总之，在将来的汽车发展中，汽车轻量化是各个生产企业追求的最终目标，由于高分子材料具有质量轻、性能高、生产简单、安全环保、低成本等众多优点，因此将来必然会应用于汽车生产当中，塑料有望代替金属在汽车生产中得到普遍应用。

参考文献

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[2]李桥，陈珍.分析汽车轻量化及其材料的经济选用[J].科技经济市场.2015（06）

[3]岳博，徐晶才.汽车轻量化技术的进步与展望[J].世界制造技术与装备市场.2015（05）

[4]李嘉良，张泽涛，闫雪松. 基于化工新材料应用推动汽车轻量化的分析[J].化工设计通讯.2016（06）

第2篇：天然高分子改性材料及应用范文

摘要：由于滑石粉与高分子材料的性质存在较大差异，缺少亲和性，使其在高分子材料领域的应用受到限制。为进一步改善其性能并拓宽其应用领域，必须对其粉体表面进行改性处理。本文综述了采用不同种类改性剂对滑石粉进行表面改性的方法和改性滑石粉的应用性能，对促进滑石粉深加工开发具有指导意义。

关键词：滑石粉；改性剂；改性方法；应用特性

[作者简介]黄丽婕，女，化工学院硕士研究生；李艺，男，教授，研究方向：矿物材料开发[基金项目]广西师范大学基金资助项目1前言滑石是一种含水的层状硅酸盐矿物，其化学式为3MgO·4SiO2·H2O。滑石的化学稳定性十分良好，耐强酸及强碱，同时还具有良好的电绝缘性能和耐热性。滑石作为一种优良的功能原料和填料，在陶瓷、涂料、造纸、纺织、橡胶和塑料等行业得到广泛的应用。滑石粉作为填料填充有机高分子材料，可改善制品的刚性、尺寸稳定性、性，可防止高温蠕变，减少对成型机械的磨损，可使聚合物在通过填充提高硬度与抗蠕变性的同时，还可使聚合物的耐热冲击强度提高，可改善塑料的成型收缩率、制品的弯曲弹性模量及拉伸屈服强度。随着现代工业的发展，对滑石粉的纯度、白度和细度提出了越来越高的要求，特别是超细滑石粉，在国内外市场上需求量很大。但是，滑石粉作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异，缺少亲和性，使之滑石粉与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱，导致制品的力学性能降低。为此，必须对滑石粉进行表面改性处理[1]，提高滑石粉与聚合物的界面亲和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，这样滑石填料在复合材料中就不仅具有增量作用，还能起到增强改性的效果，从而提高复合材料的物理力学性能，使滑石得到更好的应用和扩大其应用领域。2改性方法概述2.1改性的机理改性的机理是利用某些带有两性基团(亲油及亲水基团)的小分子或高分子化合物对进行复合的两种物质中的一种或两种进行表面改性，使其表面性质由憎水变为亲水或由亲水变为疏水，目的是使两种物质更好地结合。表面改性剂的种类很多，不同种类的改性剂具有不同的化学性质，而粉体的表面改性一般都有其特定的应用领域，其改性粉体作填料所适合的高分子材料及其性能也有所差异，并且，为提高改性效果和降低改性剂成本，也往往以多种改性剂配合互补进行改性。因此，选用表面改性剂必须考虑被处理物料的应用对象。对滑石粉而言，为了让滑石粉更好地与高分子聚合物结合，目前改性用的改性剂主要有两大类：a.偶联剂类：主要是钛铝酸脂类、铝酸脂类、硅烷类及硬脂酸类，应用较多的是钛酸脂类；b.表面活性剂类：主要是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化按、烯基磺酸钠等。2.2改性方法目前，在超细粉体表面改性中主要有以下几种方法[2,3]：(1)表面覆盖改性方法：将表面活性剂覆盖于粒子表面，赋予粒子表面新的性质。这种方法是将表面活性剂或偶联剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合，使粒子表面由亲水变为疏水，使粒子与聚合物的相容性得以改善。该方法是目前最普遍采用的方法。(2)机械化学方法：这种方法是将比较大的粒子通过粉碎、摩擦等方法使其变得较小，在这个过程中粒子的表面活性变大，亦即表面吸附能力增强，易于吸附其它的物质，使工艺简化，成本降低，同时可使产品的质量易于控制。(3)外膜层改性方法：在粒子表面均匀地包覆一层聚合物，从而使粒子表面性质发生变化的方法。(4)局部活性改性：利用化学反应在粒子表面接枝上一些可与聚合物相容的基团或官能团，使无机粒子与聚合物有更好的相容性，从而达到无机粒子与聚合物复合的目的。(5)高能量表面改性：利用高能放电、紫外线、等离子射线等所产生的巨大能量对粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子与聚合物的相容性。（6）沉淀反应改性：这种方法就是利用沉淀反应对粒子表面进行包覆，从而达到改性的效果。3不同改性剂改性及其应用效果3.1钛酸酯偶联剂改性钛酸酯偶联剂目前已成为复合材料不可缺少的改性剂之一。钛酸酯偶联剂的作用是在填料表面形成一层单分子覆盖膜,改变其原有的亲水性质,使填料表面性质发生根本性变化。由于钛酸酯偶联剂具有独特的结构,对聚合物与填充剂有良好的偶联效能,因而可提高填料的分散性、流动性,改善复合材料的断裂伸长率、冲击性和阻燃性能等。3.1.1改性方法（1）干法改性：滑石粉在预热至100℃～110℃的高速混合机中搅拌烘干,然后均匀加入计量的钛酸酯偶联剂(用适量的15#白油稀释),搅拌数min即可获得改性滑石粉填料。（2）湿法改性：计量的钛酸酯偶联剂用一定量溶剂稀释后,加入一定量滑石粉[4],于95℃下搅拌30min,过滤烘干得改性滑石粉产品。3.1.2钛酸酯偶联剂改性滑石粉填料的应用特性经钛酸酯偶联剂改性的滑石粉填料可提高与聚丙烯（PP）的相容性[5]，降低体系粘度，增加体系流动性，改善体系加工性能，减少变形，提高尺寸稳定性，扩大PP的应用范围。3.2铝酸酯偶联剂改性3.2.1改性方法将适量的铝酸酯（如L2型）溶于溶剂（如液体石蜡）中，加入烘干的1250目的微细滑石粉进行研磨30min改性，并在100℃下恒温一段时间[6]，冷却后即得改性产品。3.2.2改性滑石粉的特性用铝酸酯改性后的滑石粉与普通滑石粉相比，在液体石蜡中的粘度显著减小，水渗透时间增大，有机憎水改性效果明显。由铝酸酯改性的滑石粉代替半补强碳黑填充橡胶，其拉伸强度、伸长率等力学性能有所提高，同时，替代量很大，可达到降低成本，减少环境污染的效果。3.3有机高分子改性采用甲苯二异氰酸酯(TDI)和丙烯酸羟丙酯(HPA)对滑石粉体进行表面改性，分别接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物(PMMA-Co-PBA)层，构成复合粒子。3.3.1复合滑石粉粒子制备方法取经TDI、HPA表面处理并进一步纯化处理的有机化滑石粉粒子、甲苯、引发剂及丙烯酸丁酯（BA）和二乙烯苯（DVB）各适量置于反应釜中，搅拌均匀，在维持温度为75±5℃的情况下，连续滴加下列按适当比例混合的溶液：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、BA、DVB、甲苯、偶氮二异丁腈。滴加完毕后在80±5℃下维持反应2.5h。然后在减压下蒸出溶剂及未反应物(绝对压力约8kPa，温度不小于85℃)，然后经索氏萃取器用异丙醇抽提24h，再经洗涤烘干过筛制得表面有机高分子复合滑石粉粒子。3.3.2改性滑石粉复合粒子的的应用特性包覆高分子后的滑石粉复合粒子混配的材料，其拉伸、冲击强度均较滑石粉直接填充者有明显的提高，包覆粒子的冲击、拉伸强度大致提高(119±4)，而经无规共聚柔性高分子包覆的拉伸强度提高136，冲击强度提高162。柔性高分子包覆的滑石粉复合粒子混配材料，其增强增韧效果十分明显[7]，而且可在大范围填充下(粒子填充质量分数5～35)强韧性增长持续有效(拉伸强度提高1/3，冲击强度提高近2/3)。这种复合粒子是一种行之有效的提高制品综合性能、降低材料成本的新型填充材料，用于电缆料时综合性能良好。3.4硅烷偶联剂改性滑石粉属于极性的水不溶 物质，当它们分散于极性极小的有机高分子树脂中，因极性的差别，造成二者相容性不好，直接或过多地填充往往容易导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等缺点，从而对制品的加工性能和使用性能带来负面影响。可采用硅烷偶联剂对滑石粉填料的表面进行改性处理。3.4.1改性方法将硅烷偶联剂(如KH–570)配成溶液，搅拌均匀。将溶液滴入烘干后的滑石粉中，搅拌40～60min，使处理剂充分包覆填料[8]，再经加热烘干即制得改性滑石粉。3.4.2复合材料的应用性能由硅烷偶联剂进行表面改性的滑石粉作为高分子材料的填料，可使填充体系的强度、模量均有明显的提高，改性效果良好，具有较好的实际应用价值。3.5磷酸酯改性3.5.1改性方法主要包覆处理过程[9]为:先将滑石粉于80℃搅拌下在磷酸酯的水溶液中预包覆1h，接着于95℃左右干燥；最后再升高温度至125℃，热处理lh。磷酸酯的用量为滑石粉的0.5至8质量百分数。3.5.2磷酸酯包覆滑石粉的性能磷酸酯可与滑石粉表面发生化学吸附和物理吸附反应形成表面包覆，增加表面包覆量可改善滑石粉的分散状态，可显著改变填充体系的形态和机械性能。4展望滑石因其独特的物理化学性质，被广泛用于造纸、化妆品、日用化工、陶瓷、塑料、建筑材料、橡胶及医药等行业。PP塑料的改性滑石粉将是滑石在塑料工业中的重要应用领域，需针对不同塑料产品的需要来设计滑石产品。对滑石粉的改性还必须考虑到生产成本以及使用工艺中的问题，还必须努力使滑石生产加工面向能充分体现滑石的特性及优势的高附加值行业。可以看见现阶段对滑石的改性使用的改性剂研究多为偶联剂。有人采用天然或合成胶乳处理滑石粉填料也能显著改进填充材料的综合性能。采用其他的表面改性剂进行研究仍有很大的前景。滑石的各性能都已被人们所了解和掌握，只有不断地努力探索并运用现代高科技手段检测其各项性能，才能不断挖掘滑石的应用潜力，这对我国作为滑石生产大国进一步开展滑石的深加工高附加值产品开发具有重大的经济意义。参考文献[1]李艺.广西滑石的深加工开发现状及其发展方向探讨.广西轻工业,20__(5):1-2.[2]郑水林.粉体表面改性(第二版).北京:中国建材工业出版社,20__,21-34.[3]谢海安.滑石的改性及应用.化工时刊,20__,22(2):31-33.[4]罗士平,周国平.钛酸酯偶联剂对无机填料表面改性的研究.合成材料老化与应用,20__(1):9-14.[5]杨华明.活性滑石粉制备及其在PP塑料中的应用.非金属矿,20__,24(2):24.[6]刘婷婷,张培萍,吴永功.铝酸酯改性滑石粉的反应机理及其在橡胶中的应用.硅酸盐学报,20__,30(5):608-610.[7]左建华.滑石粉有机高分子化改性及在PVC中应用.现代塑料加工应用,20__,17(1):8-11.[8]张东兴,黄龙男,王荣国,王洋.硅烷偶联剂对滑石粉、空心玻璃微珠表面改性的研究.纤维复合材料,20__(2):10-12.[9]刘最芳.磷酸酯包覆滑石粉填充聚丙烯的结构和性能.塑料工业,1995(8):18-22.

第3篇：天然高分子改性材料及应用范文

关键词：浅析建筑；防水涂料；施工技术

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

1 新型建筑防水涂料的分类及特点

防水涂料在应用前是可流动或黏稠的液体,经现场涂刷后固化形成一层有着一定厚度和弹性的整体涂膜防水层。防水涂料具有防水卷材所不具有的一些特点,它防水性能好,固化后可形成无接缝的防水层;操作方便,可适应各种形状复杂的防水基面;有良好的温度适应性,施工速度快,易于维修等。

新型防水涂料的品种较多,按成膜的成分分类,可以分为合成高分子涂料和高聚物改性沥青涂料。合成高分子涂料包括聚氨脂涂料、丙烯酸脂类系列涂料、硅橡胶类系列防水涂料。高聚物改性沥青涂料包括SBS改性沥青涂料、水浮型氯丁橡胶沥青等。

按涂料的溶剂类型分类,可分为溶剂型涂料、水乳型涂料和反应型涂料。溶剂型涂料是以各种有机质使高分子材料溶解成液态的涂料,涂刷后溶剂挥发而成膜,如氯丁橡胶涂料以甲苯为溶剂。水乳型涂料是以水作为分散介质,使高分子材料及沥青材料等形成乳状液,水分蒸发后成膜,如丙烯酸脂乳液等。反应型涂料是以一个或两个液态组分构成的涂料,涂刷后经化学反应形成涂膜,如聚氨基甲酸脂橡胶类涂料。

2 选择和应用防水涂料应注意的问题

2.1 水涂料的品种和主要成分,决定了涂膜的主要性能。如聚氨脂涂料,弹性好,固化层耐水性好,但耐紫外光能力差,一般不得外露使用等;丙烯酸脂类涂料,耐侯性能好,可外露使用,可配成各种颜色,兼有装饰效果。因此,应根据工程特点选择不同品种的防水涂料。

2.2 同一类型防水涂料因配方设计不同,防水涂料性能有较大差异,因此不同的生产厂家的产品应用效果会有一定的差距。

2.3 防水涂料的含固量与用量的关系:防水涂料经涂布后固化成膜,成膜后重量即为涂料中固体成分值,即:涂料的含固量=(成膜后重量)/(涂料量)×100%,对于相同比重的涂料,含固量越高的,在单位面积上涂布后成膜厚度越大,而向大气中挥发的溶剂或水分越少。因此,应尽可能选用含固量较高的涂料。

3 高聚物改性沥青防水涂料及合成高分子防水涂料的施工

高聚物改性沥青防水涂料及合成高分子防水涂料在使用时其设计总厚度小于3mm,称为薄质涂料,薄质涂料一般采用涂刷法或喷涂法施工;胎体材料有湿铺法和干铺法两种。一般施工工艺程序为:

3.1 施工准备工作

3.1.1 基层清理。涂刷防水层施工前,先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净,基层要平整、无空鼓、无起砂。基层的干燥程度应视涂料特性而定,对高聚物改性沥青涂料,为水乳型时,基层干燥程度可适当放宽;为溶剂型时,基层必须干燥。合成高分子涂料,基层必须干燥。

3.1.2 配料和搅拌。采用双组分涂料时,每份涂料在配料前必须先搅匀。配料应根据材料的配合比现场配制,严禁任意改变配比。配料时要求计量准确,主剂和固化剂混合偏差不得大于±5%。

涂料混合时,应先将主剂放入搅拌容器或电动搅拌器内,然后放入固化剂,立即开始搅拌,并搅拌均匀,搅拌时间一般为3～5min。

3.1.3 涂层厚度及涂刷间隔时间控制。涂层厚度是涂膜防水质量最主要的技术要求。在涂刷防水涂料时,不能一次涂成规定的总厚度,而应分层分遍涂布,而每遍涂膜不能太厚,如果涂膜过厚,会出现涂膜表面已干燥成膜而内部涂料的水分或溶剂却不能蒸发或挥发的现象。但每遍涂膜过薄,又会降低生产效率。因此,在涂膜防水施工前,应根据涂料性质及设计总厚度通过试验确定施工分层厚度及涂刷遍数,一般以每平方米用量来控制。

3.2 涂刷基层处理剂

涂膜防水层施工前,在基层上应涂刷基层处理剂,其作用一是堵塞基层毛细孔,使基层的水蒸气不易向上渗透至防水层,减少防水层鼓泡;二是增加防水层与基层的粘结力。

基层处理剂的种类有以下三种:

水乳型防水涂料,可用掺0.2%～0.5%乳化剂的水溶液或软水将涂料稀释,其用量比例一般为:防水涂料:乳化剂水溶液(或软水)=1:0.5～1。如无软水,可用冷开水代替,切忌加入一般天然水或自来水。

溶剂型防水涂料由于其渗透能力比水乳型防水涂料强,可直接用涂料作基层处理,如溶剂型氯丁胶沥青防水涂料或溶剂型再生胶沥青防水涂料等。若涂料较稠,可用相应的溶剂稀释后使用。

高聚物改性沥青防水涂料也可用沥青溶液(冷底子油)作为基层处理剂,或在现场以煤油:30号石油沥青=60:40的比例配制而成的溶液作为基层处理剂。

3.3 附加涂膜层施工

涂膜防水层施工前,在管根部、落水口、阴阳角等部位必须先做附加涂层,附加涂层的做法是在附加层涂膜中铺设玻璃纤维布,用板刷涂刮驱除气泡,将玻璃纤维布紧密地贴在基层上,不得出现空鼓或折皱,阴阳角部位一般为条形,管根部位应裁成块形布铺设,可多次涂刷涂膜。

3.4 涂膜防水层施工

防水涂料的涂布可采用涂刷法或机械喷涂法。涂刷法一般采用棕刷,长柄刷、圆辊刷蘸防水涂料进行涂刷,也可边倒涂料边用刷子刷匀,涂刷里面应采用蘸刷法。倒料应注意控制涂料均匀倒洒,不可在一处倒得太多,否则涂料难以刷开,造成厚薄不匀现象,涂刷时应避免将气泡裹进涂层中,如遇起泡应立即消除。前遍涂层干燥后,应将涂层上的灰尘杂质清理干净后再进行后一遍涂层涂刷。

机械喷涂法是将防水涂料倒入喷涂设备内,通过喷枪将防水涂料均匀地喷涂于基层表面的工艺。其主要用于黏度较小的高聚物改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料的大面积施工。

3.5 铺设胎体增强材料

在第二遍涂刷涂料时或第三遍涂刷前,即可加铺胎体增强材料,铺贴方法可采用湿铺法或干铺法。湿铺法是边倒涂料边涂刷、边铺贴的方法;干铺法则是在前一遍涂层干燥后,边干铺胎体增强材料,边在已展平的表面上用橡皮刮板均匀满刮一道涂料。无论采用湿铺法或干铺法,必须使胎体增强材料铺贴平整,不起皱、不翘边、无空鼓。要使胎体材料全部网眼浸满涂料、上下两层涂料能良好结合,确保防水效果。

在层面铺胎体增强材料时,要注意铺设方向,一般平行于屋脊铺设,当屋面坡度大于15%时,为防止胎体增强材料下滑,宜垂直于屋脊铺设。胎体增强材料的搭接应顺流水方向,搭接时,其长边搭接宽度不小于50mm,短边搭接宽度不小于70mm,采用二层胎体增强材料时,上、下层不得相互垂直铺设,搭接缝应错开,其间距不应小于幅宽的1/3。

3.6 收头处理

为防止收头部位出现翘边现象,所有收头均应用密封材料压边,压边宽度不得小于10mm。收头处的胎体增强材料应剪裁整齐,如有凹槽时,应压入凹槽内而不得出现翘边、皱折、露白等现象,否则应先进行处理,然后再涂密封材料。

3.7 保护层施工

屋面保护层可用绿豆砂、云母、蛭石、浅色涂料,也可用水泥砂浆、细石混凝土或块状材料等刚性保护层,但采用水泥砂浆、细石混凝土或块材保护层时,应在防水涂膜与保护之间设置隔离层,以防止因保护层的伸缩变形,将涂膜防水层破坏而造成渗漏。另外,刚性保护层与女儿墙、山墙之间应预留宽度为30mm的缝隙,并用密封材料嵌填严密。

地下室的防水涂膜保护层做法,底板、顶板应采用20mm厚1:2.5水泥砂浆层和40～50mm厚的细石混凝土保护,顶板防水层与保护之间宜设置隔离层,侧墙背水面应采用20mm厚1:2.5水泥砂浆层保护,侧墙迎水面宜选用软保护层或20mm厚1:2.5水泥砂浆层保护。

参考文献：

第4篇：天然高分子改性材料及应用范文

关键词：道路；病害；裂缝引 言

沥青路面开裂是沥青路面最普遍损坏现象之一。按照沥青路面裂缝从形态上分有四大类型：横向裂缝；纵向裂缝；块状裂缝；龟裂。不论是哪种裂缝都是路面的一种结构性破坏，虽然在发展初期其对路面行车功能还未产生大影响，在交通荷载、雨水和温度等因素综合作用下裂缝必将进一步发展成为不同形态裂缝，严重时便造成路面整体承载能力下降，导致行驶功能降低，影响行车安全。

1 沈阳市金廊沿线道路裂缝病害原因分析

1.1 横向裂缝病害原因分析

1.1.1 反射裂缝

基层开裂时面层与基层间联结作用好，面层给予约束作用，约束导致基层开裂在沥青面层内部产生拉应力和拉应变，加上行车荷载产生应力叠加作用，当面层内部拉应力或拉应变超过材料允许拉应力或拉应变时，沥青层就会在对应基层裂缝的位置发生底部开裂；如果面层较薄，裂缝就会自下而上地发展到面层表面形成反射裂缝；反射裂缝发生时机一般在冬季，冬季沥青面层材料劲度增大，应力松弛能力降低，抗变形能力减小，基层开裂则容易拉裂沥青面层。反射裂缝发生根源在半刚性基层，控制半刚性基层材料开裂是减少反射裂缝关键环节。

1.1.2 温缩裂缝

低温收缩裂缝是由于沥青面层温度较低或气温骤然下降导致沥青面层温度梯度变化较快造成，当温度应力超过材料抗拉强度时便发生开裂形成裂缝。低温收缩裂缝首先发生在温度较低、沥青面层质量有缺陷局部处，从表面开始并向深度方向、最薄弱路基横断面方向扩展。低温收缩裂缝通常在较短时间内即可完成，温度疲劳裂缝是由于气温反复升降引起。沥青路面长期暴露在大气环境中，气温周期性变化引起路面结构中温度场周期性变化使作用在路面中温度应力产生周期性变化导致沥青混合料温度应力疲劳，混合料强度降低，极限拉伸应变减小，应力松弛性能下降导致在不太大温度应力下开裂形成裂缝。

1.2 纵向裂缝

1.2.1 沉降裂缝

由于路基不均匀压实或软基处理不当导致路基不均匀沉降，应力向上传播，即导致基层和面层纵向裂缝，一般长度较大。

1.2.2 搭接裂缝

搭接裂缝分为纵向和横向两种。路面摊铺采用热接缝时两台摊铺机进行梯队作业，因为前后相距较近使摊铺两幅能完好地搭接在一起，这种接缝将来一般不会发生开裂；如果采用冷接缝方式施工接缝处先后摊铺热拌沥青混合料可能搭接不好，会在行车荷载作用下发生纵向开裂。横向搭接裂缝是由于新旧沥青混合料衔接不足造成裂缝。随施工工艺改进新建道路中搭界裂缝基本消失。

1.2.3 疲劳裂缝

纵向疲劳开裂是由于路面轮迹带处受到车轮荷载反复作用而产生的一种裂缝，一般与车辙同时发生，伴随在车辙两侧。

2 沈阳市金廊沿线道路裂缝病害处置分析

对线状裂缝修补一般采用灌缝方法，灌缝机械一般包括沥青灌缝机、高压热空气吹风机、开槽机、石屑撒布机和小型压实机，而沥青灌缝机常见的有手推式灌缝机、拖式灌缝机、自行式灌缝机。沥青路面灌缝材料主要有沥青、乳化沥青、改性沥青等材料，各种规格粗细集料、填充料等砂石材料及由这些材料组成的混合料。必须具有足够强度、耐久性和稳定性，以承受车辆荷载作用和抵抗自然环境的影响；养护材料必须进行必要检验，不符合要求者不得采用。

2.1 沥 青

一般选用较高针入度、较好延度道路石油沥青来灌缝。如缝较宽且较深可分层灌注，裂缝底部选用高针入度沥青，上层采用粘结性能好、劲度模量较高沥青。对于成熟裂缝用热沥青灌注效果更佳。灌缝沥青一般用导热油加热保温，沥青中可掺入适量细砂，形成沥青砂浆。

2.2 乳化沥青

一般选用慢或中裂阳离子乳化沥青，用乳化沥青来灌注初期效果比较好。与沥青相比，乳化沥青具有节约能源，保护环境。乳化沥青在制作时只需加热到120～140℃，在常温或较低温度下使用。常温下使用现场不需支锅熬油，减少环境污染，延长可施工时间。随时施工，提高沥青路面服务质量。具有较好流动性和渗透性，有利于填充和治愈沥青路面裂缝，提高沥青路面密实性和防水性。

2.3 改性沥青

改性沥青是在沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉，或者其他材料等外掺剂制成的沥青结合料。改性沥青可单独或复合采用高分子聚合物、天然橡胶等材料制作。最常用的改性剂是聚合物，如SBS、SBR、EVA、PE等。

2.4 改性乳化沥青

改性乳化沥青是在制作乳化沥青的过程中加入聚合物胶乳，或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工的道德乳化沥青产品，是一种高温抗流变、低温抗脆裂，耐候性、耐磨性、防水性、抗老化性能优良的材料，弹性好、凝固快，非常适合裂缝修补。

2.5 密封胶

选用加入多种高分子聚合物等成分加工而成的沥青橡胶类、树脂类密封胶，具有粘结能力强、弹性好、拉伸量大、不溶水、不渗水、高温不流淌、低温不脆裂、耐久性好等性能，在美国已得到广泛应用。

3 灌缝施工注意事项

对于沥青路面产生细小、不规则、难以直接灌入材料裂缝沿着裂缝开一条U形凹槽，使填缝材料免受过分拉压力及交通荷载作用。特别是因温度变化而产生较大水平位移裂缝必须开槽，以适应水平位移而产生对填缝材料应力。开槽尺寸以裂缝宽度和严重程度为依据，开槽宽度应达到将裂缝破损松散壁面材料切割掉，确定一个适当开槽宽深比，一般开槽宽深比为1：1.5。背衬直径应比槽宽大25%，槽深应大于两倍背衬直径。选择春秋两季进行施工，环境温度处于年平均气温5～15℃，裂缝宽度为一年中平均宽度。因此春秋两季施工既有利于将材料灌至最深处，可以填充足够材料又有利于选择填缝材料，使填缝材料与路面结构更好粘为一体，保证灌缝质量。非工作缝在一年变化量最小，任何时间修补均可，在冬季浅槽无贴封式结构最好，在春季贴封式结构效果最好。

4 结 论

本文针对沈阳市金廊沿线道路出现裂缝成因进行了分析，根据具体工程提出了处置方案并进行了现场施工跟踪，经过维修后长期观测起到了良好的效果。

参考文献

[1]张爱民等.叶信高速公路拓宽工程南半幅旧路面裂缝病害类型及成因分析[J].中外公路，2007，27（4）：83～85.

[2]李小重.少洛高速公路半刚性基层裂缝处理及防治[J].中外公路，2005，25（3）：47～49.

第5篇：天然高分子改性材料及应用范文

【关键词】建筑工程；新型材料；应用

1新型材料在建筑施工中应用的必要性

我国建筑行业不断发展，人们生活质量的提高，对建筑材料的要求也越来越高。传统的建筑材料在很大程度上不能满足现代建筑施工的需求，在环保、经济、资源等各个方面都存在很大的问题，这就需要新型材料的使用。新材料指的是最近发展起来的，具有较强的应用性能，并具有良好的应用前景。在新型材料与传统的材料之间并没有明显的接线，新型建筑材料是在传统材料的基础上发展起来的，传统材料发展的目标就是新型材料。可以说传统建筑材料与新型建筑材料之间存在密切的相互关系，传统材料的发展推动着新型材料的出现，而新型材料的出现有对传统材料有一定的督促作用。在生产过程中，新型材料与传统材料具有很大的不同，由于其属于新型产业，在生产过程中需要利用新工艺、新理念，大部分新型材料只有在特定条件下才能完成。同时，由于新型材料本身的特点，在安全性能、环保性能、经济性能等方面都比传统材料生产具有较高的要求。

2建筑工程中新型材料的应用

2.1 防水材料

建筑防水材料是目前建筑工程施工中必须的材料种类，是建材市场中重要的组成部分。随着我国科技的发展，防水材料也发生了不断的变化，在防水性能的基础上，其综合性能也不断的增强，从传统的纸胎油毡，逐渐发展为包括高分子防水材料、沥青油毡、建筑防水涂料、密合成高分子防水卷材、封材料、堵漏与刚性防水材料等防水类型。目前我国建筑防水材料种类齐全，性价比高，在这一方面基本赶上了世界先进水平。目前，在防水功能基础上，我国正加大研发力度，建立专业的防水建筑研发团队，向着建筑功能以及审美方面发展。

2.2 建筑装饰材料

一是合成石新材料：上文我们已经提到，合成石的生产原料是荒料、废渣和尾矿，相较于天然石材，有着更低的价格，对天然石材的缺陷也进行了改良，如裂隙问题，表面容易风化以及较高的吸水率等等。它有着较好的色泽花色，持久耐用，并且没有辐射等，符合绿色需求，受到了越来越多人的喜爱。如今住宅工程以及环境工程的水平在不断提高，对石材的异型产品、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来实现。发展合成石，可以对石材资源更好的利用，相较于天然石来讲，合成石具有一系列的优势，在较大面积内可以使用一样的花色，有着较好的整体装饰效果。有机合成石有着较为艳丽的色泽，设计者可以结合自己的喜好来对花色品种进行选择。

二是环保材料：通常情况下，可以将目前的环保建筑装饰材料分为三个类型，一类指的是天然物质，本身就没有有毒有害物质，没有经过污染，只需要经过简单的加工就可以使用，如石膏、木材等；第二类指的是利用一系列的技术手段，如加工、合成等，来对材料内有毒有害物质的积聚以及释放进行控制，这类材料被称为低毒低排放型，不会在较大程度上威胁到人体的健康，比如甲醛有着较低的释放量，大芯板、胶合板以及纤维板符合国家的相关标准等等。还有就是某些化学合成材料，如环保型乳胶漆、环保型油漆等，在现有的科学技术以及检测手段下，无法对其有毒害物质的影响进行确定和评估，科学技术的不断革新，在未来可能会对其重新认定。

2.3 新型复合型建筑材料

复合型建筑材料具有耐用、廉价、生产方便、成本低、综合性能强等优势，逐渐被应用到建筑工程施工中，并取得了显著的成效。以纳米材料改变原有材料的塑性，从而改变材料的聚集态以及结晶形态，增加了一些新的性能，对材料综合性能的提升具有十分重要的意义。

2.4 防火隔热材料

在施工中，防火材料可以说是建筑防火的重要组成部分，需要引起施工人员的重视。主要包括酚醛泡沫材料、新型防火涂料、复合板材、岩棉、玻璃棉等等。

新的改性酚醛泡沫材料，摒弃了传统以氟利昂作为发泡剂的工艺，采用无氟发泡技术，在生产过程中也不会添加任何有毒有害物质，属于一种绿色环保的防火材料。这种材料具有良好的防火、保温、隔热和防潮性能，同时无毒无害，质轻，抗压性强，并且具有良好的隔音吸音效果，因此在建筑工程、热力工程、航空航天等多个领域得到了广泛应用。

复合板材包括金属板材和非金属板材，从经济性考虑，这里主要对非金属板材进行讨论。目前市场上出现的最新的复合高强防火板材，主要是不均质夹芯结构，以氧化镁为胶凝剂，通过相应的技术手段，加入多元改性材料，可以在板材表面形成防火、防水的面层。芯层采用耐火纤维网格布，不仅具备良好的防火性能，而且可以提升板材的强度。

某住宅楼在施工时，为了有效减少火灾隐患，采用了防火设计，对内部空间进行合理设置，同时，采用耐火砖作为墙体材料，以提高墙体防火性能。在外墙保温施工中，采用有ALBICLAD80溶剂型防火涂料，在墙体形成防火保温层，以进一步提高建筑的防火性能。同时，针对电线、电缆和电气设备等容易引发火灾的设施，采用XPM防火膨胀模块，作为防火封堵材料，相比于传统的防火封堵材料，防火性能更好，从而切实保证了建筑的使用安全，避免了火灾事故的发生。

3总结

传统的建筑施工技术以及施工材料在实践过程中，对环境造成了较大的破坏和影响，那么就需要深入研究，积极的在建筑施工中应用绿色环保的新材料以及安全的新技术。

【参考文献】

[1]谢春燕.新型材料在建筑工程中应用与发展[J].工程科技.2012，32（8）：134-135

[2]原新梅，宁小弟.探讨新型材料在建筑工程中的应用与发展[J].经验与交流.2013，21（6）：388-389

第6篇：天然高分子改性材料及应用范文

关键词：纳米硅基氧化物　果蜡　果蔬　贮藏保鲜

1　研究背景

采后处理(清洗、分级、打蜡)是水果商品化生产的必须环节，也是进入国际市场的基本要求。果蜡(亦称水果涂膜保鲜剂)是水果采后处理的必备产品。在国际上，美国、英国及西班牙等是从事果蜡研究较早的国家，技术相对成熟。上世纪90年代，受FAO/WHO和各国食品卫生安全标准的限制及人们对水果感观质量的更高要求，欧美国家研发出了以天然植物蜡(棕榈蜡)和胶(紫胶)为成膜剂的天然果蜡。如美国DECCO公司的仙亮402#、256#，西班牙FOME-SA公司的“威特”果蜡。这类果蜡既能满足卫生安全要求，又能显著地提高水果光泽亮度，很快在世界各地应用，上世纪90年代中期这类果蜡伴随打蜡设备进入中国市场。

我国在上世纪80～90年代果蜡研究较为活跃，形成了两大分支，一是以聚乙烯液态膜为代表的化学合成蜡；另一种是以“甲壳素”为代表的高分子天然涂膜保鲜剂。但前者光泽亮度不足，后者粘稠度大、不适合机械作业，导致这两类产品未能在国内推广应用。

随着我国加入WTO，苹果、柑桔在国际市场的竞争优势凸显，但是，昂贵的国外果蜡产品和打蜡机械，严重制约着我国水果优势的发挥。甘肃省农科院鉴于“花牛”苹果采后处理的急切需求，对国内外各种果蜡和市场应用情况进行了深入调研，发现用天然成膜材料生产的进口果蜡普遍存在成膜速度慢、稳定性差、透气性差的缺陷。打蜡后贮藏，易发生CO2中毒、引起变咪等问题；打蜡水果在高温高湿环境或遇气温骤变的情况下易“流蜡”、“泛白”。针对这些问题，省农科院开展了对天然成膜材料改性为突破口的纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡研制。鉴于该项目关乎到我国水果产业优势的发挥，在项目产业研发期间，得到了国家科技部、农业部和甘肃省有关厅局的高度重视和立项支持，先后投资930万元，支持项目成果的转化及示范推广。2技术路线及重点研究内容

本项研究立足我国水果生产实际和商品化、产业化发展需求，吸纳借鉴国内外果蜡研究的先进技术和成功经验，针对现有产品存在的缺陷，采用纳米硅基氧化物(SiOx)对天然成膜材料改性和蜡膜固定化技术研究，研发出了拥有完全自主知识产权，适于机械化作业、具有“单果气调”功能的纳米SiOx保鲜果蜡新产品。2002年5月通过省级技术鉴定，成果技术达到国际先进水平。同年7月列入科技部农业成果转化资金项目完成中试研究，2003年12月列入农业部重大农业成果转化示范项目，投入工业化生产。新产品填补了国内空白，打破了国外果蜡垄断经营的局面，实现了果蜡国产化。2004年被国家科技部评为“国家级重点新产品”。2007年取得国家发明专利授权。基于新产品的质量和在国内市场的影响力，受全国食品添加剂标准化技术委员会委托，负责起草修订果蜡国家标准GB 12489，并通过了审定。

2.1　技术路线及方法

纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡的研究过程实质上是将成膜材料从固体状态溶解为便于喷涂的液体状态，通过手工或机械涂覆于果品表面，溶剂挥发后在果面形成一层光亮的膜，构成果实内外水分、气体交换和微生物侵袭的屏障，具有调节水果采后生理代谢，延缓衰老，防腐保鲜，延长贮藏期、美化水果商品感观，提高国际市场竞争力的作用。为了保证果蜡成膜速度快，蜡膜质感强、光滑亮泽，需要优选成膜材料并按照特定的目标进行改性：为了达到贮运期间状态稳定，不沉淀，涂覆均匀、成膜细腻、附着性强，需要选择适合的溶剂、助溶剂、表面活性剂；为了使果蜡具有良好的气体可控性，研究在果蜡中包埋具有气调控制功能的纳米SiOx材料；为了克服果蜡的“流蜡”、“泛白”问题，研究蜡膜固定化技术……。在整个研究开发过程中，始终把配方研究与工艺研究紧密结合，产品性能试验、测定与打蜡实践结合，接受用户严格地检验，根据实际应用中存在的具体问题，反复调整、循序渐进，逐步优化，最终研发出定性产品。

2.2　关键技术研究与自主创新

2.2.1　成膜材料的优选与配比试验研究

通常水果贮藏保鲜应满足2个最基本条件：一是水果的水分损失要最大限度地减少；二是CO2和O2的渗透交换速度要相对降低，而且CO2/O2比值要高。Hagenmaier，R D等曾对美国市场不同果蜡膜的气体渗透性能进行了专门研究，认为紫胶、松香等有成膜性好、快干性强、C2H4透过率大的特点。但亦有透湿性大，CO2/O2透过比值低等缺陷。蜂蜡、巴西棕榈蜡、高级脂肪酸的透湿性低于虫胶、松香，且有较高的CO2/O2比值，但成膜性、膜质感及光泽亮度差。为了达到成膜性好、快干、阻湿透气、CO2/O2比值高的要求，经过大量的配比试验，选择从我国盛产的紫梗(传统中药)中提取的紫胶为主料，以蜂蜡为辅料，用高级脂肪酸作调和乳化剂，构成果蜡的成膜剂组分。经测定单一成分(紫胶)蜡膜的CO2/O2透性比值为2.0，优选配方蜡膜CO2/O2透性比增加了一倍，达到4.0。

2.2.2　纳米SiOx材料的利用与成膜剂的改性

普通果蜡涂于果面后形成一层蜡膜，有利的一面是减少水分蒸发、防止微生物侵染，改善果品感官性能；不利的一面是气密性强，透气性差，导致CO2在果实内部累积，使水果变味。特别是早熟品种，成熟时期温度高，湿度大，呼吸强，容易出现CO2中毒。

据文献报道和纳米SiOx生产企业的产品特性介绍，纳米SiOx为无定形白色粉末，是一种无毒无味的非金属材料，在透射电子显微镜下呈絮状和网状准颗粒结构，颗粒大小3～15nm，比表面积大。分子式为SiOx(1个硅，1.2～1.6个氧)，因表面欠氧，偏离了稳态的SiO2结构，表面存在着大量的不饱和键，化学性质比较活泼，能够在偶联剂的作用下与高分子材料中的羟基类脂肪酸、羟基半萜稀酸分子交联形成网状或第二聚集态结构。目前主要用于油漆、密封胶、塑料、橡胶等产品中，可提高上述产品的悬浮稳定性、流变性、附着性、光洁度、抗老化性和耐洗刷性。为

此，我们在果蜡产品开发与功能设计过程中，以解决当前果蜡普遍存在的蜡膜透气性差，水果易发生CO2中毒，引起变昧的问题为突破口，在果蜡中植入纳米SiOx材料，旨在对天然材料进行改性，改善蜡膜强度和透气性能，有效控制果品呼吸，增强果蜡的综合性能，保持水果的新鲜度，延长贮藏期、货架期。

经过纳米SiOx制备、分散剂与偶联剂乳化剂筛选、纳米SiOx与果蜡的混溶乳化、纳米SiOx最佳用量、纳米SiOx果蜡的机械喷涂性能及纳米SiOx对天然材料改性性能等一系列试验研究，根据各个研究阶段的果蜡成膜性、机械稳定性、果蜡粘度以及蜡膜的硬度、蜡膜弹性、蜡膜附着力、蜡膜耐冲击性能、蜡膜耐水性、蜡膜耐热性、蜡膜耐老化等性能测定分析及利用红外光谱法(FT-IR)、扫描探针显微镜(SPM)对蜡膜结构进行扫描分析，以柑桔、苹果等水果为试验对象，进行水果涂膜后的果实感官、硬度、保水性、气体透性、呼吸强度变化、营养成分变化等进行分析，得出如下结果：

在果蜡中加入适量的多孔纳米SiOx材料及硅烷偶联剂对保持果蜡溶液体系的稳定性、改善蜡膜结构、提高表面光洁度、机械强度，增强柔韧性、耐水性均有显著效果。新产品在剂型、形态、成膜性、蜡膜色泽亮度、蜡膜持久性等方面达到了欧美果蜡的效果。纳米级硅基氧化物果蜡处理的富士苹果，在室温开放条件下贮藏三个月，与对照相比，硬度下降减少21％，果品失重损失减少23％，可溶性固形物损失减少18％。

经探针显微镜(SPM)扫描发现：在微观纳米尺寸下，未加纳米SiOx的果蜡蜡膜表面呈现针峰状不连续形态；加入多孔纳米SiOx材料后，蜡膜表面变得十分平滑，并有周边光滑的凹陷或孔洞。比较合理的解释：一是在果蜡中加入纳米siOx材料后，多孔纳米SiOx的硅氧键与天然成膜材料中的羟基类脂肪酸、羟基半萜稀酸分子交联形成网状或第二聚集态结构，从而增强了纳米SiOx果蜡的光洁度和机械强度。二是在蜡膜表面看到的圆滑凹陷空洞，小型孔洞可能是多孔纳米SiOx材料固有的，较大型孔洞可能是几个纳米颗粒堆砌形成的。由于纳米SiOx颗粒内部或颗粒堆砌的孔洞内外表面存在着大量的对CO2、O2气体选择性传递和兼有憎水性硅氧键，它们赋予了纳米SiOx果蜡对气体的调控功能。

单因素和多因素试验研究证明，涂蜡能够明显降低水果呼吸速率。用普通果蜡处理水果，其CO2释放量约为对照(不涂蜡)50％：用含纳米SiOx材料的果蜡处理水果，其O2吸收量、CO2释放量显著增加。纳米SiOx含量在0.01％～0.1％范围内，CO2释放量随纳米SiOx含量增加而增加。用纳米SiOx含量0.05％的果蜡涂果，其CO2释放速率是对照70％；纳米SiOx含量0.1％时，CO2释放量可达到对照的80％以上。

用开路法(GXH-3051红外气体测定仪)测定富士苹果的呼吸速率，设定对照(不涂蜡)的呼吸速率为100％，用原蜡(不含纳米SiOx)的涂果，其CO2释放速率是对照的51％；用纳米SiOx含量0.05％的果蜡涂果，其CO2释放速率是对照70％；纳米SiOx含量0.1％时，其CO2释放速率是对照75％。

用闭路法，涂蜡3小时后封闭12小时，用气相色谱仪测定，结果见表1。

多次重复试验都得到了十分近似的结果。在柑橘、梨、芒果、李子等多种水果试验，也得到了类似的结果。依据这个规律，我们就可以根据不同水果品种的呼吸代谢特性，通过调节果蜡中纳米SiOx的添加量来实现对蜡膜的透性控制。如热带水果和早熟品种需要降SiOx添加量，温带水果和晚熟品种需要提高SiOx添加量。研制出适宜特定水果贮藏保鲜的专用保鲜果蜡，涂于水果表面形成完整的蜡膜，独立控制单个水果的气体吸收和释放。基于蜡膜电子显微构象和气体测定结果，本研究提出了“单果涂膜气调”理论。

2.2.3　纳米SiOx材料的分散、乳化及应用技术研究

大量文献报道，纳米材料有许多的神奇功能，但也存在容易“团聚”的缺陷，一旦出现“团聚”其功能就会丧失。因此，纳米SiOx材料的分散、乳化及防止纳米SiOx“团聚”是本项研究的关键技术和难点之一。在研究过程中通过大量的分散乳化试验、借助于蜡膜红外光谱分析及电子显微透视扫描手段，研究提出了无机一有机复合分散剂、偶联剂及高速高压剪切工艺对纳米材料进行偶联、乳化处理，即由硅烷偶联剂将纳米SiOx表面存在的不饱和键与有机大分子材料的羟基、羟基类脂肪酸和羟基半萜酸类大分子链键合联结，使纳米材料在液态果蜡中具有良好的分散性和稳定性，解决了纳米SiOx的“团聚”问题。

2.2.4　蜡膜固定化技术研究

在我国南方的柑橘产区，水果收获季节温度高、湿度大，水果打蜡后不易干、遇雨天易返潮粘手，严重时蜡膜全部溶解流失，打蜡的效果丧失殆尽，这种现象通常称为“流蜡”。南方水果运往北方，遇温度骤然降低，在包装箱内的水果表面产生冷凝水，使蜡膜中的水溶性成份流失，果而上残留蜡膜变成白色，通常称“泛白”。如果出现上述两种问题，水果的商品感官质量明显下降，甚至比不打蜡的水果还差，很难出售，商家要求果蜡生产企业赔偿损失。自1995年国外果蜡进入我国市场以来，每年都会发生数次索赔事件。经市场调研分析和试验研究，我们认为“流蜡”和“泛白”问题根源在于果蜡的成膜速度和蜡膜的耐水性差。为此，在添加纳米SiOx材料的基础上，依据天然成膜材料在不同PH值中发生溶解与凝固可逆变化特征及涂蜡过程中果蜡形态的变化，研究提出了“蜡膜固定化技术”。采用“蜡膜固定化技术”生产的果蜡，涂果烘干后置于湿度为95％的高湿环境180分钟不脱膜、不流蜡，干燥后不失色、不泛白，甚至在水中浸泡数分钟也不发生变化，彻底地解决了“流蜡”和“泛白”问题。

3　新产品工业化开发过程

纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡的创新研究及技术开发大体经历了三个阶段，即产品创新研究一产品中试研究一产业化开发及示范推广。

3.1　产品创新研究

此阶段从2000年开始，初步完成了新产品研制过程中的基本配方、工艺试验、小批量样品制作、果蜡喷涂性能及贮藏保鲜效果试验、毒理学试验、产品质量检验和新产品标准制订任务。重点开展了成膜材料配方研究，优选出溶解性、蜡膜质感强，膜质光泽亮度好的天然高分子材料作成膜材料配方；开展了纳米SiOx材料的利用与成膜剂的改性研究，克服了天然成膜材料普遍存在

着成膜性、机械强度和气体透性差的问题；开展了纳米SiOx材料的分散、乳化及应用技术研究，解决了纳米SiOx材料的“团聚”问题；开展了蜡膜固定化技术研究，解决了国外果蜡普遍存在的“流蜡”和“泛白”问题。上述四项关键技术难题的攻克，为新产品的开发奠定了基础。产品于2002年5月通过了省级技术鉴定，技术达到国际同类研究的先进水平。

3.2　产品中试研究

2002年7月《新型纳米SiOx保鲜果蜡中试研究》项目列入科技部农业科技成果转化资金项目，科研经费160万元。2004年底完成了中试研究，实现了由实验室小样一小批量生产一班产1吨果蜡。在中试过程中，将配方调整、工艺试验与机械涂蜡相结合，接受用户严格地检验，根据实际应用中存在的具体问题，进行配方、工艺的调整、改进、优化。通过优选原料和溶剂，将分步溶解、浓缩工艺优化为混合溶解；将纳米材料与原蜡的复合、乳化，超声波工艺提升为在线高速高压剪切乳化，简化了制造工艺，降低了生产成本，节约了能源消耗，扩大了生产规模，缩短了生产周期。在配方、工艺优化的基础上，建成班生产能力1吨的果蜡中试生产线。通过中试研究，调整优化了配方、工艺及工艺流程、工艺参数，修订了工艺技术标准和产品质量标准，建立了工业化生产技术体系。

3.3　工业化开发及示范推广

2003年12月《新型国产纳米硅基氧化物保鲜果蜡科技成果转化示范》列入农业部重大农业科技成果转化示范项目，项目投资638万元，要求建厂投产后面向全国示范推广。项目实施以来，创办了“甘肃润源农产品开发公司”，注册了“伊源”牌商标，建成果蜡生产车间612m2，辅助车间300m2，形成500吨/年生产能力。维修改造800吨水果保鲜库，建成打蜡车间400m2，引进水果打蜡生产线，形成水果采后处理，贮藏保鲜示范体系。公司已于2004年8月正式投产运营。

4　产品质量管理与应用推广

4.1　产品卫生、安全及质量管理

经甘肃省医学科学研究院检验，纳米SiOx保鲜果蜡的小白鼠经口急性毒性LD50大于10.00g/kg。按经口急性分级标准进行评价，该受试物属“无毒级”。

新产品生产单位――甘肃省润源农产品开发公司于2004年8月取得食品添加剂生产卫生许可证，被甘肃省卫生厅评为“食品卫生等级A级单位”，并于2004年通过了ISO9001:2000质量管理体系认证。

产品被科技部、商务部、国家质检总局、国家环保总局评为2004年度国家级重点新产品。

基于产品在国内的影响力，受全国食品添加剂标准化技术委员会委托，由企业负责起草修订果蜡国家标准GB 12489-1990《食品添加剂吗啉脂肪酸盐果蜡》，已通过了专家审定，这意味着企业标准将升格为国家标准。

4.2　纳米SiOx保鲜果蜡感官理化指标

第7篇：天然高分子改性材料及应用范文

1工业废水处理机理研究

改性木质素磺酸盐中多个基团上的氧原子的未共用电子对能与金属离子形成配位键，产生螯合作用，生成木质素的金属螯合物，再利用其他物理化学方法将其沉淀就能将水体中的重金属清除，同时还具有一定的吸附、脱色等作用。改性木质素磺酸盐用作水处理剂通过吸附、絮凝、缓蚀、阻垢等多重作用来达到工业废水处理效果，改性后的木质素磺酸盐表面的阴离子增多，疏松结构表面使吸附和絮凝效果进一步增强，再加上其本身良好的缓蚀及阻垢性能作为水处理剂得到了研究者多方位的证实。化学改性中的酚化、羟甲基化、氧化、环氧化、酚醛化、脲醛花、聚酯化等功能性改性均能提高木质素磺酸盐的吸附能力。木质素磺酸盐的絮凝效果的提高主要通过交联及缩合反应引进的具有絮凝性能的官能团来实现，交联反应是用柔软的链段将多个木质素磺酸盐分子连接起来形成大分子，木质素磺酸盐的活性吸附点增多；同时还可通过羟甲基化、氧化、缩合、缩聚等反应来改变木质素磺酸盐的分子构型，增大分子量来提高絮凝效果。接枝共聚是改性木质素磺酸盐研究最多的改性方法，在引发剂的作用下木质素磺酸盐骨架上会产生活性反应点，将具有絮凝及吸附性能的官能团在活性中心的作用下引发聚合形成支链，也可以通过辐射来提高接枝效率，接枝到的活性官能团越多，絮凝及吸附性能就越好。纳米改性木质素磺酸盐是近年来改性木质素磺酸盐的又一新的研究领域，此方面的报道不多。

2工业废水处理效果研究

改性木质素磺酸盐具有良好的吸附、絮凝和螯合作用，作为水处理剂可有效除去废水中的金属离子、悬浮物及有色物质，而且资源丰富，处理效果较好，在工业废水处理中具有很大优势。

2.1处理造纸废水造纸废水主要分为蒸煮废水、中段废水及造纸白水，蒸煮废水中有大量的有机物，废液色度深、COD高、悬浮物多并伴有硫醇类恶臭气味；漂白、筛选和净化产生的中段废水中污染物成分复杂，含有纤维素、半纤维素溶解物及添加的各种填料和胶料，属难生化降解废水，排放量大，同时还有很多有毒的有机氯化物，是造纸工业的主要污染源，处理难度高，常规方法处理难以达到排放标准；造纸白水的成分主要为细小纤维、填料、胶料及有一些造纸添加剂，相对来说污染较小，但是排放量也比较大，因此也不容忽视。刘千钧[5]从有效地综合利用木质素这一天然可再生废弃资源的角度出发，对木质素磺酸盐与丙烯酞胺的接枝共聚反应进行了研究，并通过对木质素磺酸钙丙烯酞胺共聚物的曼尼希反应制备两性木质素絮凝剂LSDC，其能提高造纸混合污泥沉降速度、降低污泥含水率和污泥过滤比阻，效果优于对比样CPAM。将LSDC应用于废纸脱墨废水的处理试验表明：LSDC对溶液COD的去除率低于60%，但在降低废水浊度方面有较好的效果。木质素磺酸盐的复合改性是提高分子量，增加活性基团的有效方法之一，用于造纸废水处理时，更多的活性吸附点将会强化吸附及絮凝效果。Area[6]等利用亚硫酸制浆废液中的木质素磺酸盐，采用2种季铵型阳离子单体，2种接枝共聚方法，得到阳离子型木质素，并将其用于纸浆污泥和污水的处理，效果较好。乔瑞平[7]等选用聚合氯化铝(PAC)和木质素改性脱色絮凝剂(LDH)对制浆造纸废水进行了深度脱色处理研究。实验结果表明，单独使用LDH或PAC处理该废水时，废水色度和CODcr的脱除效果不理想。当PAC和LDH的投加质量浓度分别为400mg/L和5mg/L时，处理后废水色度和CODcr分别为33.3倍和84.88mg/L，满足国家造纸工业水污染物排放标准。LDH具有良好的絮凝脱色和脱CODcr的能力，而且生产成本较低。复配使用PAC和LDH不仅能降低投药量、还能提高处理效果，应用于制浆造纸工业废水深度处理的前景良好。

2.2处理电镀废水电镀工业是污染较严重的产业之一，废水排放量大，电镀过程产生的废水中往往含有多种重金属离子和氰化物，有些属致癌、致畸、致突变的剧毒物质，如果不加处理就直接排放将会严重污染水体。重金属离子最终经过食物链在人体内积累，造成的环境污染及生命安全问题都不容小觑。电镀废水中的重金属离子一般主要通过絮凝将其除去，因此寻找高效绿色的絮凝剂迫在眉睫。丙烯酰胺接枝共聚在木质素磺酸盐中引入-CONH2，使得木质素磺酸盐的分子量增大从而增加了絮凝剂的活性吸附点，絮凝性能得到提升。用此改性木质素磺酸盐处理电镀废水，当其用量为90mg/L，pH值控制在4～7，絮凝2h，在室温的条件下，可使电镀废水中的Cu2+、Zn2+、Pb2+和Ni2+去除率分别达到93%、90%、96%和90%以上。电镀废水中的Cd2+在pH=7，改性木质素磺酸盐用量80mg/L，絮凝60min，室温条件下的去除率达到99%以上。范娟等以木质素磺酸钙为原料，利用反相悬浮聚合技术制备的球状木质素基离子交换树脂对低浓度的Cr3+表现出良好的吸附性能，研究发现升高温度还能提高前期吸附速率，为改性木质素磺酸盐在电镀废水处理提供了参考。以木质素磺酸钠和尿素为原料，釆用甲醛作交联剂，进行氧化预处理然后再进行胺化改性合成改性的木质素磺酸钠对铜、铅的吸附过程的效果最好。吸附属于多孔固体物质单分子层慢吸附过程。木质素磺酸钠与甲醛反相悬浮缩聚反应，以液体石蜡为分散相，添加少量的非离子型表面活性剂为分散剂，制备的木质素基吸附材料的外表呈凹凸不平状，具有疏松多孔的结构特征，含有较多的活性基团包括羟基、磺酸基、甲氧基和少量的羰基，有利于金属离子吸附。对Pb2+和Cd2+的吸附速度快，室温下1h基本达到吸附平衡；温度升高，达到平衡吸附的时间越短；增加Pb2+、Cd2+溶液的初始浓度，木质素吸附材料的平衡吸附量会增大；吸附等温线符合Langmuir吸附方程，对铅的吸附饱和度和吸附能力大于对镉的吸附。对木质素磺酸钠进行超声和搅拌处理，并加入一定量丙稀酰胺、三聚磷酸钠，可制成纳米木质素磺酸钠吸附剂，其分布均匀且性质稳定，表面具有凸凹不平、疏松、规则的球形的结构，有利于重金属离子的吸附。对Cu2+、Cr6+、Pb2+的吸附率均大于98%，在同等条件下，纳米木质素磺酸钠制剂比木质素磺酸钠原剂具有更大的吸附量和吸附率，作为重金属吸附剂在水处理中具有很好的发展前景。

2.3处理印染废水印染是纺织工业废水产生的主要工段，印染废水排放总量占到了纺织行业废水排放总量的80%左右。印染废水包含了各种类型的助剂、染料、整理剂等，抗光解、抗氧化和抗生物降解的染料的应用使得印染废水处理难度进一步增大，废水的COD高，水质复杂，使得印染废水处理成本急剧增加[15]。改性木质素磺酸盐用于印染废水处理主要通过脱色及COD的变化来评价印染废水处理效果。王自军[16]先将从造纸黑液中提取的木质素进行磺化，与丙烯酰胺接枝共聚得到木质素磺酸钠，再与甲醛、多胺作用，进行羟甲基化和胺甲基化反应后制得有机高分子絮凝剂。处理印染废水效果较好且不会对模拟染料废液造成二次污染。Donald的专利中用碱处理木质素来增加酚基，再胺烷化增加链长，然后用双酷试剂交联，最后得到阳离子表面活性剂，用其处理染料废水获得了良好的效果。以木素磺酸钠为表面活性剂和结构导向剂通过水热法合成的纳米ZnO光催化剂对亚甲基蓝、偶氮染料刚果红和铬蓝黑R表现出较强的光催化活性。以木素磺酸钙(LS)为表面活性剂通过液相沉淀法合成的纳米ZnO光催化剂高温煅烧后对甲基橙显示了优良的光催化活性，60min的降解率达到98％以上。研究表明木质素接枝丙烯酸对活性染料苯胺有较强的吸附能力，通过调节吸附环境的pH值，碱木质素接枝丙烯酸对苯胺可实现吸附和脱附反应，可多次循环使用。Liu等以木质素磺酸钙为原料制备了两性木素絮凝剂LSDC，并将其用于活性艳蓝X-BR、活性黄X-R、活性紫K-3R、活性黑K-BR等多种模拟印染的废水的脱色处理。实验结果表明，LSDC对各种染料的脱色率在投加量在0~150mg/L范围内脱色率随投加量的增大而增大，不会造成二次污染。同时投加量增加会引起废水CODcr的提高，投加量应该适当控制，不同种类的染料的脱色效果不同，但脱色率均在82%以上。蒋玲以造纸污泥中提取的木质素为原料，合成了木素基阳离子絮凝剂，产物对几种模拟染料废水具有良好的脱色性能，其絮凝过程为静电中和及吸附桥连的双重作用。经磺化制得木质素磺酸盐，再与用三乙胺和环氧氯丙烷反应制得的季铵盐单体接枝共聚合成出两性木质素絮凝剂对多种染料都具有良好的脱色效果，脱色率均达82%以上。冷棉桃以碱法造纸过程中产生的污泥为原料，利用其中的木质素与亚硫酸钠和3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(CHPT-MA)反应，制备出同时含有磺酸基和季铵基的两性絮凝剂，用其处理高浓度印染废水CODcr去除率最高可达72％。

2.4处理制药废水制药废水相对于其他工业废水而言因为原料成分复杂、生产过程多样、产品种类繁多等特点降解性差，因此水质变化也比较大。药废水成分复杂，有机物含量高、分子质量大、水中的有毒物质和抗生素类对生化处理的菌种有很强的抑制作用，因此絮凝法成为制药废水处理的最佳选择，但是单独絮凝处理并不能达到国家规定的废水排放标准，今后要从高效絮凝剂和其他水处理技术联用来强化制药废水处理效果[24]。李爱阳等制备的改性木质素磺酸盐处理100mL含有机物的制药废水2h，可使有机物废水的浑浊度、CODcr和UV254的去除率分别达97.4%，74.3%和61.4%以上。改性有机高分子絮凝剂处理有机物废水的效果远高于传统的絮凝处理方法，且处理费用较低，具有很好的推广应用前景。刘明华利用有机/无机复合型改性木质素絮凝剂MLF，处理抗生素类化学制药废水，并进行了絮凝条件的优选实验。结果表明，当抗生素制药废水的pH值为6.0，絮凝剂的用量为120mg/L时，废水中CODcr、SS和色度的去除率分别达到61.2%、96.7%和91.6%。不同类型絮凝剂的对比实验结果表明，MLF处理抗生素类化学制药废水的用量少，絮凝性能明显优于聚丙烯酰胺(PAM)、聚合硫酸铁(PFS)、硫酸铝钾(PAS)和硫酸亚铁(FS)等絮凝剂。

3结语

第8篇：天然高分子改性材料及应用范文

【关键词】煅烧高岭土；偏高岭土；土聚水泥；混凝土；涂料

0 前言

我国是世界上最早发现高岭土的国家之一，并顺利将其应用在各个行业中。非煤系高岭土资源，我国的储量排于世界第五位。煤系高岭土的资源储量居于世界首位。到2003年底，统计我国21省市的所有产地储量，基础总储量为5.46亿吨，探明远景储量及推算储量为180.5亿吨，大部分以煤层中夹矸、顶底板或单独的形式存在于我国东北、西北和石炭-二叠纪煤系中，其中最多的资源分布在内蒙古准格尔煤田。另外，在产量上来看，我国的产量占世界总产量的78%，在世界上占有重要位置。

高岭土主要由小于2μm的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物（高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等）组成，其主矿物成分是高岭石和多水高岭石，除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶蜡石、石英和长石等其它矿物伴生。高岭土的化学成分中含有大量的Al2O3、SiO2 和少量的Fe2O3、TiO2 以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。

1 煅烧高岭土在建筑材料领域的应用

1.1 新型胶凝材料-土聚水泥

土聚水泥是最近30年发展起来的新材料，是一种不同于普通硅酸盐水泥的新型胶凝材料。20 世纪70 年代末，法国Davidovits教授开发了一类新型的碱激活胶凝材料―土聚水泥（Geopolymeric cement）。因在其水化产物中含有大量与一些构成地壳物质相似的化合物―含硅铝链的“无机聚合物”而得名。土聚水泥是以高岭土为原料经较低温度（500-900℃）煅烧，发生如下反应：

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

（1）该反应使Al的配位数从6配位转化为4或5配位，高岭石结构转化为无定型结构的偏高岭土，有较高的火山灰活性。处于介稳状态的偏高岭土等无定型硅铝化合物经碱性激活剂及促硬剂的作用，硅铝氧化合物经历了一个由解聚到再聚合的过程，形成类似地壳中一些天然矿物的铝硅酸盐网络状结构。土聚水泥具有有机高聚物的链接结构，但其基本结构为无机的硅氧四面体和铝氧四面体，其中负电荷由碱金属和碱土金属等阳离子来平衡。

在土聚水泥的反应以及成型过程中，水是必不可少的，它在该过程中充当着介质的作用，并且在凝固后部分水份作为结构水存在于反应物中，但是，土聚水泥不会出现硅酸钙的水化反应。相比于高分子聚合物，单体在土聚水泥的聚合反应之前是不存在的，其中范德华键为辅的情况下，离子键和共价键作为主要终产物，而传统的水泥则是以范德华键和氢键为主，所以它的性能要比传统水泥高。土聚水泥在矿物组成上完全不同于硅酸盐水泥，其主要由无定形矿物组成：①高活性偏高岭土；②碱性激活剂（苛性钾，苛性钠，水玻璃，硅酸钾等）；③促硬剂（低钙硅比的硅酸钙以及硅灰等，处于无定形态）；④外加剂（主要有缓凝剂等）。一般条件下，土聚水泥聚合反应后的生成物是一种无定形的硅铝酸化合物，在较高温度下，可生成类沸石型的微晶体结构，如方钠石：

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

这些矿物形成了独特笼形结构，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等。

1.2 混凝土掺合料

偏高岭土-（Metakaolin，简称MK）是高岭土（Al2O3・2SiO2・2H2O）在适当温度（500-900℃）下脱水形成的无水硅酸铝（Al2O3・2SiO2）白色粉末，平均粒径1-2 μm，SiO2 和Al2O3 含量在90% 以上，特别是Al2O3 含量较高。偏高岭土中原子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，此时具有强烈的火山灰活性，有超级火山灰（Super-Pozzolan）之称。偏高岭土易于与水泥水化产物CH和水反应后生成水化产物，主要是CSH凝胶，以及水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等，因此被大量应用于混凝土掺和料来代替硅灰。

1.3 油漆涂料

油漆工业使用的主要矿物原料是CaCO3、滑石、TiO2 和煅烧高岭土；由于高岭土具有化学惰性、很强的遮盖能力、成本低、白度高等的性能，所以煅烧高岭土在油漆中充当着填充物和色料替代物，这样既能控制昂贵燃料的需求量，又能降低生产成本。对于煅烧高岭土，除了上述优点以外，还有很多特点：形状不规则，光学性能强，颜料自身体积浓度和吸油量较高，耐磨，不易老化，并且遮盖力也是很高的。在油漆工业中它的主要用途就是替代白色颜料，尤其是二氧化钛；另外，在颗粒和类型上是相互对应的，不同类型的油漆用不同颗粒和类型的高岭土。比如，光泽暗淡或者平光漆中要使用颗粒较粗的煅烧高岭土；光泽较亮的油漆则需要颗粒比较细的煅烧高岭土，并且利用细粒高岭土的不透明、防腐性的特点，还可以制造乳胶状材料。

目前，油漆涂料是我国煅烧高岭土最大的消费领域，约占总消费量的65%-85%。目前，高档涂料中将大量使用白度94以上、粒度4000目以上（325目筛余量为零） 的优质煅烧高岭土。根据对有关资料的统计分析，2005年使用高白度和超细煅烧高岭土的油漆涂料厂已经占10%，其需求量达12万吨。2010年的时候该使用比例已经提高到30%，需求量达35万吨。

2 结语

以煅烧高岭土为原材料制成的土聚水泥有很多优点，不仅有着有机高分子的的优良性能，而且其工艺简单，价格低廉，最重要的是能够节省资源。因此被称为“绿色建筑材料”。依据其性能以及发展分析，在不久的将来，传统的硅酸盐水泥会被土聚水泥取代并继续扩大其适用范围。因此，煅烧高岭土材料的研究和发展直接影响着我国非金属矿资源以及经济的建设、社会的发展。

【参考文献】

[1]郑水林，李杨，许霞.升温速度对煅烧高岭土物化性能的影响[J].非金属矿，2001（06）.

[2]夏开胜，沈上越，范力仁，王春龙，舒小伟.煅烧高岭土/聚丙烯酸钠高吸水性复合材料的研制[J].中国粉体技术，2005（02）.

第9篇：天然高分子改性材料及应用范文

关键词：改性沥青混凝土；市政道路；配合比设计；施工控制

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

随着我国城市化进程的加快，交通运输业也取得了巨大的飞跃。为了满足市政道路路面的使用性能的要求，延长路面的使用期限，就必须使用高性能的路面材料，改性沥青混凝土应运而生。它具有良好的高温稳定性、抗低温能力，改善了沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑能力，增强了路面的承载能力，成为了当今市政道路路面材料的新宠。

1.改性沥青的概述。

沥青材料是由高分子碳氢化合物及这些碳氢化合物的非金属的衍生物构成的混合物。改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子、聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青混合料。

目前，我国沥青改性材料中采用最普遍的是聚合物改性沥青，它主要是将适量的塑料及橡胶等聚合物加入沥青之中，从而改善其各方面的性能。改性沥青是在原有基质沥青的基础上,掺加适量SBS改性剂制作而成。把SBS掺入进基质沥青中去，能够有效降低沥青对温度变化的敏感度，提高沥青的软化点，从而提高了沥青路面的耐高温能力及抗车辙能力；此外，也降低了沥青的脆点，保证沥青在寒冷的冬季不发脆，具有柔韧性，以减少路面裂缝现象的出现。改性沥青路面的施工和普通沥青的施工大致相同，主要包括原材料试验、配合比设计与选择、混合料的拌合、摊铺、碾压及面层质量控制等。在科学合理的沥青混凝土设计配合比及施工条件下，沥青路面的耐久性及高温稳定性能够明显提高。

2. 改性沥青混凝土的优缺点。

传统的水泥砼路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少、经济效益高、有利于夜间行车等优点。但水泥砼路面有接缝，影响行车的舒适性；路面两边和板角容易破损；水泥砼路面损坏后修复也较困难。而沥青砼路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工工期短、养护维修方便、适宜于分期修建等优点。但沥青路面强度和抗变形能力受温度环境影响大，高温易产生车辙，低温易开裂。如今的改性混凝土在兼具水泥混凝土与普通沥青混凝土优点的同时，也弥补了两者的不足，它还具有车辙变形量小、耐高温、低温性能好、不易发生裂缝、断裂等优点。但具体而言，针对不同的改性沥青混凝土，其也存在各自的缺点，以橡胶沥青为例，其缺点在于：不适用于小型工程施工；温度要求严格，施工难度较大；橡胶沥青气味大，施工人员要进行防护；在使用时间及条件上都有限制。

3. 改性沥青混凝土的配合比设计。

（1）原材料的要求。

A.粗集料与细集料：其中，粗集料，主要是用于改性沥青混合料的面层，保证沥青加铺层表面的抗滑能力和混合料中骨料的嵌挤，最好采用碎石或者是碎砾石，粗集料必须保持干净、无任何有害杂质、干燥，保证硬度与强度，其中有适量大小的颗粒，且和改性沥青具有很好的附着性，要求使用反击式破碎机进行生产，以保证粗集料的颗粒形状。

B.细集料：细集料指2.36mm以下的集料，主要是用于增加混凝土的稳定性，通过增加颗粒之间的嵌锁作用及减少在粗集料之间留有的空隙来实现的。天然砂的含量要求在20%以下，以保证与沥青的粘附性。

C.填充料：填料同样要求要洁净、干燥，其质量要符合规范要求。对于改性沥青混合料的填充料，采用强基性岩石为宜，在将其磨细成为矿粉，施工中应保持矿粉干燥无结团，成团的矿粉不得直接使用，也不使用回收团，而采用水泥和消石灰做填料时，其用量控制在矿料总量的2%以内。

D.基质沥青：其中的基质沥青一般专门的道路沥青，必须符合重交通道路石油沥青技术要求。保证改性剂SBS均匀分散于基质沥青中，高质量的改性剂及基质沥青是保证改性沥青混凝土质量的前提，其次，改性剂SBS的添加剂量要合理。

（2）沥青混合料配合比设计。

SBS改性沥青混凝土的配合比设计,应严格遵循混凝土的相关规范和要求，可用马歇尔实验来确定各种矿料的配合比及沥青的用量，从而确定沥青混凝土的配合比设计。此外，生产配合比的设计，应该在生产中，其矿料按照目标配合比进行烘干，热料进行二次筛分后，热料仓中的矿料需再次进行矿料配合比的计算，确定各种热料仓矿料的比例。

4.改性沥青混凝土应力吸收层的设计。

在沥青摊铺的过程中，容易出现反射裂缝的现象，这对于路面的使用寿命及其不利。导致反射裂缝出现的因素主要有三个，即温度应力、荷载应力以及水的作用。温度应力，是指混凝土随着一年四季温度的急剧变化造成的收缩与热胀的现象，于是就会造成裂缝；其次，在荷载作用下，混凝土接缝之处产生比较大的弯沉差，进而造成层间材料与沥青加铺层受到竖向剪切，加速了加铺层裂缝的开展。最后，在一些多暴雨的地区，若路面的排水系统不善，就会使更多的水渗入到裂缝中，长期下去，会使裂缝进一步增大。依据这些因素，应采取应力吸收层的措施来减少裂缝的出现。应力吸收层的设计，应该具有柔韧性、防水性及黏附性，此外，其抗剪强度一定要达到规范及要求，起到吸收及缓冲的作用。

5. 改性沥青混凝土的施工控制。

（1）沥青混凝土的拌合。

A.集料的除尘。

拌合楼要严格进行吸尘、除尘工作，间歇式拌合楼一般都有一级除尘与二级除尘。除尘方式有旋风式、布袋式等，以保证改性沥青混凝土的质量，在施工的过程中时，应该根据具体的实际情况，如：拌合产量、矿料级配等要素，精确计算矿粉的用量，并将其与当天的矿粉实际消耗量进行比较。若实际消耗的矿粉量比计算的结果要少，则说明拌合楼的除尘工作没有到位。

B. 外掺剂的添加。

从路面抗滑的要求来考虑，常常采用玄武岩集料，而改性沥青的粘附性较差，所以，必须在改性沥青之中掺入适量的抗剥离剂，以改善沥青与集料之间的粘附性，从而增加沥青路面的抗滑性。在施工的过程中，要合理控制抗剥离剂的掺加量，可根据拌合产量及沥青用量，按照一定的比例，得出合适的抗剥离剂的数量，或者是，依据每车沥青的重量，计算所需抗剥离剂的数量。

（2）改性沥青混合料温度的控制。

温度控制是改性沥青混凝土施工过程中的一个重要环节。一般而言，改性沥青混合料的施工温度与普通沥青的施工温度相比要高10～20摄氏度。如果沥青的温度过高，则会同时引起改性剂及抗剥落剂的老化，因此，在改性混凝土施工的过程中，对于混凝土的出场及到场温度，尤其是摊铺温度及碾压温度，都要仔细检测可控制，避免改性沥青混凝土因温度过高而失效。

（3）改性沥青混合料的运输。

保持运输车辆的车厢内部的清洁，为了防止沥青混合料和车厢板粘结在一起，可在车厢的侧板及厢底涂一层隔离剂后。在进行装料的过程中，为了尽量减少沥青混合料的颗粒大小的分离，应该缩短出料口与车厢的装料距离，在运输的过程中，运料车应有双层蓬布作为覆盖，用以保温、防雨等。

（4）改性沥青混凝土的摊铺。

铺筑SBS改性沥青路面时，最好采用非接触式平衡梁以控制摊铺的厚度。在摊铺的过程中，要检查并且不断调整摊铺的厚度，尽量保持厚度的均匀一致。

为了提高沥青路面的平整度，要进行连续、稳定的摊铺作业。此外摊铺的速度要依据拌和机的产量、施工设备的性能以及摊铺厚度的要求，按照大约2．5米每秒的速率，均匀且不间断地进行摊铺。

（5）改性沥青混凝土的碾压。

改性沥青混凝土在高温时具有较高的稳定性，所以在摊铺后，紧接着就要及时进行碾压，此外，要确保在适宜的碾压温度下来碾压成型，压实质量的优劣和压实的温度有很大的关系。一方面，要保证改性沥青混凝土的初始压实度，另一方面，也可减少温度的散失，保证沥青路面的平整度。碾压作业包括初压、复压及终压这三道主要工序，要严格按照碾压工序进行施工作业。

6.结束语。

改性沥青混凝土在市政道路中被普遍使用，且随着经济与科技的不断发展, 改性沥青混凝土也会进一步改善，在城市道路建设中将发挥着更重要的作用。

参考文献：

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[5] 周殿铭. 普通沥青混凝土与改性沥青混凝土三大指标及力学性质的初探[J]. 长沙铁道学院学报(社会科学版), 2009,(01) .