簡介 從自然發生的 aluminosilicates 形成的無機聚合物由 Davidovits [1] 命名了 geopolymers。 Si 和 Al 的多種來源，一般以易反應的玻璃狀或細致的地面形式，被添加到集中的碱解決方法解散和隨後的聚化的能進行。 使用的典型的前體是飛煙、地面鼓風爐加熱做的爐渣、 metakaolinite 高嶺石在 6-24 的 h ~ 750°C，或者 Si 和 Al 的其他來源。 碱解決方法典型地是氫氧化 (即 NaOH，酸值) 混合物，或者硅酸鹽 (NaSiO2， KSiO32)。 3這個解決方法溶化從這個前體的 Si 和 Al 離子形成縮合反應 [2]。 相鄰的分子- OH 離子凝聚形成在金屬原子之間的氧氣債券和發行水分子。 在應用低熱下 (20-90°C 材料聚合形成包含細胞間的水的一個嚴格的聚合物的)。 聚合物包括無定形到半晶質二或三維 aluminosilicate 網絡，從屬於 Si 對 Al 比例 [1]。 他們的實際工作情況類似於那波特蘭水泥，并且他們考慮作為在水泥的可能的改善關於耐壓強度、阻力對火，熱和酸度和作為一個媒體危害或低/中級水平的放射性廢物 [3-6 的] 封閉的。 雖然他們用於幾種應用他們的普遍使用有限歸結於缺乏長期耐久性研究、詳細科學認識和缺乏原材料的增殖率。 然而，如果他們将使用作為加工困難的塗層和作為低溫 (1000°C) 耐火材料，然後缺乏長期耐久性研究不要是妨礙。 對這些 應用的 geopolymers 的使用在這個文件 [7] 提及。 我們以前加熱了做使用 Na 碱至 1200°C 和被學習他們的階段形成和微結構的 geopolymers [8]。 在當前工作我們根據 metakaolinite 前體添加簡要調查在前比被學習的那些加工困難的一 geopolymer。 階段形成和微結構討論。 實驗 ~ 30 g 批 geopolymer 做，包括 29.1 wt % metakaolinite， 4.9 wt % 加州 (OH)2 (默克，德國)， 11.0 wt % 酸值 (斯格碼 Aldrich，澳大利亞)， 44.7 wt % Kasil 1552 (PQ Corporation，澳大利亞，構成在 wt % ： KO2 - 21; SiO2 - 32; HO2 - 47) 和 10.3 wt % 加的被去礦物質的水。 Metakaolinite 是通過加熱高嶺石生產的 (Kingwhite 80， Unimin，澳大利亞) 在 X 光衍射跟蹤 (XRD)顯示的 750° 一個清楚的散開峰頂集中了在 d 間隔 ~ 0.36 毫微米預示無定形的材料和較小相當數量石英。 原始黏土包含了 ~ 1 wt % TiO2 ，但是一個鈦包含的階段的出現未由 XRD 看到。 乾燥混雜的粉末被添加了到此解決方法，并且用手混合保證平穩的黏性液體被形成了。 這在被密封的聚碳酸酯纖維容器被轉換了并且振動在 5 在一張振動的表的分鐘去除氣泡。 在暫掛 2 的 h 以後在四周他們為在 80°C. 的 24 个 h 被治療了。 在 5 d 在四周他們從模子後被去除了，并且測試在進一步第 2 以後執行。 要學習水和其他種類熱效應對這個微結構和損失，被治療的粘貼是激昂在 500， 800， 1000， 1200， 1300 和 1400°°C /min。 其中每一的密度和多孔性 geopolymers 根據澳大利亞標準 [9] 是確定的通過撤出在真空下和介紹水飽和毛孔。 飽和和浸沒的時期在水中被保留了少於 15 禁止回應的分鐘用水 (碱，未出版的工作主要解散)。 X 光衍射分析所有範例 (XRD ： 設計 D500，西門子、卡爾斯魯厄，德國) 使用 CoKa 輻射在材料的被擊碎的部分。 所選的範例是瀏覽區分，掛接在環氧樹脂和被擦亮對 0.25 mm 金剛石完成和檢查的交叉電子顯微鏡術 (SEM ： 塑造 6400， JEOL，東京，日本) 被管理在 15 kV 和符合 X-射線微量分析系統 (EDS ： 設計： 航海者 IV，北的 Tracor， Middleton， WI，美國)。 結果 和論述 密度和多孔性的值是列出的以及對範例的 XRD 分析在表 1。 所有 geopolymers 開放多孔性增加然後減少與熱治療溫度增量。 很可能說明是在多孔性的增量歸結於水刪除，并且中斷 silanol 結合在 500°C，導致毛孔空缺數目。 從 800-1400° 的多孔性減少 是相當可行的想像出現液體階段在 800°2O-CaO-AlO-SiO232，當單獨 KO CaOSiO 的最低的2共晶2 溫度是 710°C 時 [10]。 表 1. 多孔性和對激昂的 Geopolymers 的 XRD 分析 | | | 20 | 29.5 | 上午 (m)， Q， CaSiO8518 | | 500 | 58.5 | 上午 (m)， Q， CaSiO8518 | | 800 | 50.4 | 上午 (m)， Q， CaSiO8518 | | 1000 | 37.8 | K (m)， Q， G， CaSiO8518， L (跟蹤) | | 1200 | 37.7 | L (M)， K | | 1250 | - | 誤解的 K (m)， L | | 1300 | 30.5 | 誤解的 K (m)， L (跟蹤) | | 1350 | - | 誤解的 K | | 1400 | 27.6 | 誤解的 K | 關鍵字： m=major; 無定形的 Am=; Q=quartz; G=gehlenite (2CaO.AlO.SiO)232; K=kalsilite (KO.AlO.2SiO2232); L=leucite (KO.AlO.4SiO2232)。 所有 geopolymers XRD 跟蹤被加熱至 800°C 顯示了一個清楚的散開小丘被集中在 d ~0.32 毫微米典型一個無定形的階段 (表 1)。 痕量石英和鈣硅酸鹽階段， CaSiO8518 也存在。 在 1000°C， kalsilite 是專業階段。 除上述水晶階段外， gehlenite 也被觀察了。 geopolymer 的 SEM 圖像被加熱對 1000°C 顯示 (圖 1) 與加州的鈣硅酸鹽階段對 8:5 和另一個的 Si 比例接近 gehlenite 構成。 對矩陣的 EDS 分析指示構成是接近那 kalsilite。 
geopolymer 的 SEM 圖像被加熱對 1000°C 顯示與加州的鈣硅酸鹽階段對 8:5 和另一個的 Si 比例接近 gehlenite 構成。 在 1200C0 專業階段白榴石，并且它減少了在 1250°C (表 1)。 在 1250°C 和在 kalsilite 上專業階段，并且沒有白榴石被檢測了在 1350-1400°C。 SEM 圖像 (沒顯示) 的這個 1400°C 被加熱的範例確認了此，另外，但是它顯示了的鈣鋁硅酸鹽跟蹤加州：Al ：Si 比例是 kalsilite 階段的 d 間隔在 1250°C 上的轉移了指示另一個正離子的可能的並網例如加州 (也確認由 EDS)。 近似結果為 metakaolinite/K 碱系統顯示了由固體核磁反應 [7]。 Kalsilite 有熔點 ~ 1750°C [11]，并且那白榴石是 1686°C [11]，因此兩個是相當加工困難的。 雖然液體形成在 ~750°C，二個加工困難的階段出現應該是滿足使 geopolymer 充分地加工困難在持續使用的 1000°C 在此溫度。 加熱 geopolymer 在 5 的 h 1000°C 沒有顯示所有暴跌和這耐火度的一個經驗主義的表示。 geopolymers 的高多孔性應該使他們適用作為熱量裝绝緣體工。 在 1000°C 的毛孔配電器在 1000°C (圖 2) 的附屬 SEM 圖像顯示。 加工困難的 castables 通過混合高氧化鋁水泥做與火磚砂 (被鍛燒的火坭)。 當必需的水加，并且時對必需的轉換塑造。 Geopolymers 能類似也使用與火磚砂。 在此工作生產的 geopolymers 沒有擴展或收縮在也是好處的治療以後。 
在 1000°C 的毛孔配電器在 1000° 的附屬 SEM 圖像顯示 geopolymer 做，不用任何綜合產生的 ~ 80 MPa 耐壓強度充分地高與 alumino 硅酸鹽熱量裝绝緣體工比較使用在 ~ 1000°C (在 50% 多孔性 [12 的] ~ 15 MPa)。 熱量裝绝緣體工使用為排行結構上支持的耐火材料或作為迫擊炮在這樣結構。 因此，一高溫高強度不是一個前提對於他們的使用。 結論 geopolymers 被加熱至 1400°C 沒有顯示其中任一專業熔化。 二個加工困難的階段 kalsilite 出現和白榴石應該使他們充分地加工困難在其持續使用的 1000°C。 geopolymers 的高多孔性應該使他們適用作為熱量裝绝緣體工。 鳴謝
參考 1. Davidovits， 「Geopolymers - 無機聚合物新的材料」，上升暖流日記帳。 分析， 37 [8] (1991) 1633-56。 2. P.G. McCormick 和 J.T. Gourley， 「無機聚合物 - 新的千年的新的材料」，材料澳大利亞， 23 (2000) 16-18。 3. J. Davidovits， 「Geopolymers ： 人造岩石 Geosynthesis 和非常早期的高強度水泥的發生的發展」，日記帳材料教育， 16 [12] (1994) 91-139。 4. J. Davidovits」， Geopolymeric 系統化學，術語」， Geopolymere』 99， Geopolymer 國際會議，行動， 6月 30日 - 1999年 7月 2日，頁。 9-39，聖徒Quentin，法國。 編輯 J. Davidovits， R. Davidovits 和 C. 詹姆斯，學院 Geopolymere，聖徒 Quentin，法國， (1999)。 5. A. Allahverdi 和 F. Skvara， 「對 Geopolymeric 水泥被硬化的粘貼的硝酸攻擊」，陶瓷Silikatay， 45 [3] (2001) 81-8。 6. D.S. Perera， E.R. 萬斯， Z. Aly， K.S. Finnie， J.V. 漢納， C.L. 尼科爾森， R.L. Trautman 和 M.W.A. 斯圖爾特， 「Geopolymers 的描述特性中級水平的浪費的鉗製的」， ICEM』 03， 2003年 9月 21-25，牛津，英國， Laser Options Inc.，圖森，美國行動， (2004)， CD，文件沒有 4589。 7. V.F.F. Barbosa 和 K.J.D. 麥肯齊， 「綜合和鉀 Sialate Geopolymers 熱量工作情況」，材料信函， 57 (2003) 1477-82。 8. 使用飛煙和 Metakaolnite， D.S Perera、 E.R. 萬斯， D.J. Cassidy， M.G. Blackford， J.V. 漢納， R.L. Trautman 和 C.L. 尼科爾森， 「熱效應對 Geopolymers 做」， Ceram。 Trans.， 165 (2004) 87-94。 9. 作為 1774.5-2001， 「確定密度，多孔性和吸水」的澳大利亞標準，標準澳大利亞 (2001)。 10." 陶瓷技師的相位圖」，編輯由 E.M. Levin， C.R. Robbins 和 H.F. Mc Murdee， P. 156，美國陶瓷社團， Westerville，俄亥俄，美國， (1964)。 11. Ibid. p.157。 12. F. 歌唱家和 S.S. Singer， 「行業陶瓷」，客棧。 沿街叫賣者和霍爾，倫敦，英國， 1963年，頁。 1284-90. 聯絡詳細資料 |