复合法制备粉煤灰-偏高岭土基多孔地质聚合物及性能研究
摘要
随着火力发电行业的发展，工业固体废弃物粉煤灰的产量巨大，大量的粉煤灰严重
侵占土地，污染土壤、水和大气对环境造成不利影响，全世界都在努力研究粉煤灰的再
利用。在木材加工过程中，锯屑废弃物通常从树木中散落，其传统处理方法是集中燃烧，
燃烧生物质不仅会降低大气能见度，还会产生大量二氧化碳，污染环境。工业固体废弃
物粉煤灰和锯屑废弃物引发的环境问题不可忽视，在这种紧迫的需求下，寻找一种绿色
环保的解决办法尤为重要。地质聚合物的原料来源广泛，是一种新型绿色无机材料，是
最有前途的材料之一。
本文以粉煤灰和偏高岭土为原料，过期的大豆油为乳化剂，双氧水为发泡剂，采用
复合法（反应乳液模板法结合直接发泡法）制备粉煤灰-偏高岭土基多孔地质聚合物，探
讨了原料组成、不同含量乳化剂、不同含量化学发泡剂对多孔地质聚合物的微观结构及
各项性能影响。此外，还将木粉和多孔地质聚合物结合，制备出生物质多孔地质聚合物
复合材料，探讨了木粉掺量对复合材料微观结构及各项性能的影响。研究结果如下：
（1）粉煤灰的加入可以改善多孔地质聚合物的孔隙形状和尺寸，粉煤灰占比为30%
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的多孔地质聚合物的密度（183kg/m）比纯偏高岭土样品（202kg/m）的密度略低，但
抗压强度相当都约为0.30MPa；乳化剂既与碱液反应原位生成羧酸盐表面活性剂（肥皂
分子），经温水萃取后留下孔隙，又在稳定新鲜地质聚合物浆料中的孔隙方面发挥了重要
作用，乳液乳化剂含量为20g的多孔地质聚合物的孔结构具有高圆度和完整性，抗压强
度最大为0.33MPa，导热系数最低0.118W/mK；双氧水主要影响孔隙的尺寸，随着双氧
水质量分数增加，双氧水分解产生气泡量增大，孔隙平均孔径增大，双氧水质量分数为
8%时，多孔地质聚合物的抗压强度最大为0.64MPa，孔隙率为90.1vol%，导热系数为
0.132W/mK。
（2）一定量的木粉与多孔地质聚合物牢固结合，改变了多孔地质聚合物骨架，木粉
虽然增加了多孔地质聚合物的导热系数，但显著提高了多孔地质聚合物的抗压强度。木
粉掺量为7.5g时，复合材料的抗压强度最大为1.39MP，是多孔地质聚合物（0.64MPa）
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的1.2倍，导热系数为0.143W/mK，体积密度为394kg/m。
关键词：多孔地质聚合物；木粉；反应乳液模板法；直接发泡法；导热系数
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
ABSTRACT
Withthedevelopmentofthermalpowergenerationindustry,theoutputofindustrialsolid
wasteflyashishuge,andalargeamountofflyashseriouslyoccupiesland,pollutingsoil,water
andatmosphereandcausingadverseeffectsontheenvironment.Theworldismakingeffortsto
studythereuseofflyash.Intheprocessofwoodprocessing,sawdustwasteisusuallyscattered
fromthetrees.Thetraditionaltreatmentmethodisconcentratedcombustion.Theburningof
biomasswillnotonlyreducetheatmosphericvisibility,butalsoproducealotofcarbondioxide
andpollutetheenvironment.