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外文翻译第一篇：

碱活性剂的特性与设计在涂料中的应用

1Center of Excellence Geopolymer and Green Technology (CEGeoGTech), School of Materials Engineering, Universiti Malaysia Perlis (UniMAP), 01007, P.O Box 77, D/A Pejabat Pos Besar, Kangar, Perlis, Malaysia.

2 Faculty of Engineering Technology, Universiti Malaysia Perlis (UniMAP), P.O. Box 77, D/A Pejabat Pos Besar, Kangar, Perlis 01000, Malaysia

3 Alexandru Ioan Cuza University of Iasi, Arheoinvest Interdisciplinary Platform, Blvd. Carol I, no. 22, Corp G demisol, 700506, Iasi, Romania

4 King Abdul Aziz City Science amp; Technology (KACST), P.O. Box Riyadh 11442, Kingdom of Saudi Arabia

5 Gheorghe Asachi Technical University of Iasi, Faculty of Materials Science and Engineering, Blvd. D. Mangeron 71, 700050, Iasi, Romania

矿物聚合物具有非晶无机聚合物的良好的粘接结构。而非晶无机聚合物有优良的粘接性能且在早期粘结强度高。 因此，无机材料如聚合物，在以前的研究中占有优势，且在涂料的应用中有替代有机材料的潜力 。地质聚合物材料如偏高岭土、地面粒状高炉渣（矿渣）和粉煤灰的化学成分大多含有硅（Si）和铝（Al），其中铝是制造无机聚合物涂料可能的源材料。硅铝比、水灰比是聚合物涂层的工艺的重要因素，当硅比铝为3.5、水灰比为0.25时在聚合物涂层强度上得到最好的结果。 常用的涂层方法为刷涂、喷涂和浸渍。 从以往的研究中来看，涂层方法对防火材料和高温的结果有很大的影响。当Si：Al = 2.5时，粘结强度＞3.5 MPa；当硅：铝= 1和2时，以偏高岭土为主的聚合物涂层只能微弱粘附到金属基板上。粉煤灰地质聚合物涂层将涂层材料的抗压强度在1500℃高温下提高到高达40 MPa。在偏高岭土矿物聚合物涂层的热膨胀测量中，当Si：Al＝2.5组成时，在800℃时扩展了6%，而Si：Al= 1和Si：Al= 2时，可以观察到其收缩了4%。

关键词：碱活性粘合剂、涂料、聚合物、XRF、XRD、SEM

聚合物化学概念是在1979出现的，且聚合物材料概念是地球化学在1991形成的。即聚合物材料是一种硅酸铝无机聚合物。地质聚合物具有优异的性能，如良好的耐酸性，耐碱性、耐高温、耐高温性等。土聚水泥发展为重点，人们加大科研力度，以满足降低全球二氧化碳排放量的增加的需求。聚合是从废旧材料的表面由表面活性物质和可溶性物质中铝和硅的溶解以及聚合形成凝胶，随后结构硬化的过程。地质聚合物材料在腐蚀性环境中具有良好的机械强度和抵抗性，这些材料展现了一个与传统的技术相比能同时改善环境和工程性能的良好表现。涂层的应用提高了现有的基础设施或产品的寿命。然而，在涂料的应用中，现有的涂层不能满足所需的性能如外观、附着力、润湿性、耐腐蚀性、耐磨性，及其本身热阻。 根据以前的实验，涂层的应用已被研究，以提高其在飞机，海运，混凝土和其它使用了涂层的材料的性能。在过去的几年中，人们在作为保护涂层的有机聚合物的性能上做了大量的研究。但是，大多数传统的有机聚合物都对人和环境有害。使用无机高分子涂层来代替有机涂层是提高海洋混凝土结构耐久性的另一种途径。无机聚合物，也称为高分子或无机碱激发胶凝材料，其国际应用不断扩大，它的高防腐性能使其成为一种新的涂层材料。

各种矿物原料特点

X射线荧光（XRF）

以前的研究已经研究了应用到聚合物涂层的原材料的表征方法。表1显示了使用X射线荧光（XRF）检测研究出来的粉煤灰、偏高岭土和地面粒状高炉渣（矿渣）的化学成分。根据化学成分表，这些以前的应用到聚合物涂层材料的原料中含有高含量的硅、铝、钙、和铁。 主要含硅（Si）和铝（Al）的无定形材料是制造聚合物可能的源材料。 主要含硅（Si）和铝（Al）的无定形材料是制造聚合物可能的源材料。地质聚合物材料所有的特性和性能都足以应用到涂层材料中。以前的研究证明了耐火材料板和金属涂层的制备采用偏高岭土和地面粒状高炉渣（矿渣）为主要原料比较合适。

X射线衍射（XRD）

以前的研究已经研究了原料煅烧高岭土的表征方法。即在涂料应用中通过使用X射线衍射（XRD）来表征，或所谓的峰值比的方法。图1显示的煅烧高岭土的X射线衍射图案。煅烧高岭土通常由于无定形二氧化硅的存在下在2小时以及15和30°之间由无定形变为半结晶形态。在XRD衍射图中观察到在2theta;时在19.8，24.2，35.0，39.2和45.4°处高岭石的衍射峰。由此推断煅烧高岭土的热处理是不完全的。石英阶段可以在2theta;于21.2°，26.9°和50.3°处检测到，而明矾石峰能够在2theta;=17.8°时被发现。先前的研究已经发现，煅烧高岭土不仅仅是二氧化硅和氧化铝的简单混合物，其由于六方层的堆叠而保留了一些长程有序。煅烧后，高岭土转化到显示出半结晶至无定形的图谱的煅烧高岭土。大多数高岭石的衍射峰消失。

表1

扫描电子显微镜（SEM）

在以前的研究中，穆斯塔法已经研究了在碱性激活剂激活产生地质聚合物飞灰之前飞灰的微观结构。在扫描电子显微镜（SEM）显微照片中进行观察原料飞灰的微观结构。图2示出飞灰的微观结构，其由不同粒径的球形颗粒组成，多为中空球形颗粒，具有晶体的外观。根据以前的研究，适合用于地聚合物的煤灰由大多玻璃状，中空，球形的颗粒组成，这些颗粒是薄壁空心球。

地聚合物涂层的加工

配合比设计

在涂料应用中，地质聚合物原材料作为硅铝酸源而被应用，通过使用氢氧化钠和碱活性剂硅酸钠反应以产生地质聚合物涂层材料。表2显示了偏高岭土地聚合物涂层混合物的总体组成。Temuujin J.在地聚合物涂料的生产中提到，工业用硅酸钠要比合成制备的硅酸钠展示出更好的耐火防水效果。除此之外，另一使用氢氧化钠和蒸馏水作为碱性激活剂并添加聚丙烯纤维和MgO的研究已经证明，这种结合是透气性极佳，耐腐蚀，高效的良好结合。先前的研究已经研究了在涂料生产中以环氧树脂做固化剂。阿斯特吕克等人已经证明了合成环氧树脂改善了显微硬度。另一个用90％的偏高岭土，10％高炉矿渣（矿粉），聚丙烯纤维和碱活化剂的研究已经表明，在海水中无机矿物聚合物的防腐性能十分优异。另外，在地质聚合物涂层的制备过程中，通过添加聚丙烯（PP）纤维和MgO膨胀剂，可以降低较大的收缩，并确保在早期固化。

此外，在以前的研究中Si：Al比率和水：水泥之比是在聚合物涂层工艺的重要因素，当硅、铝比为3.5和水：水泥之比为0.25时，在强度上得到最好的结果。先前的研究报告说，使用聚合物复合材料， 提高了交通基础设施的地质聚合物涂层的性能。切利克等人研究发现了腐蚀速率强烈依赖于涂层的孔隙率和厚度。除此之外，张等人研究发现影响海工混凝土地聚合物涂层性能的有两个显著的因素。这些混凝土在潮汐区域和大于5mm厚度的涂层处有湿度。这些研究已经证明，考虑到这两个因素，聚合物涂层应具有凝结时间适宜、粘接强度高、耐腐蚀性能优良的性能。

表2

混合过程

根据以前的研究，粉煤灰地质聚合物涂料是用碱性活化剂溶液混合制得。掺粉煤灰之前，先制备好12 M浓度的氢氧化钠（NaOH）和硅酸钠（Na₂SiO₃）。在所有的混合物中，粉煤灰/碱性活化剂和NaOH /硅酸钠的比率都在2.5。将碱性溶液加入粉煤灰粉中之后，用浸渍法将混合料浆施加到陶瓷基片上。涂层厚度在0.3至0.5毫米之间变化，陶瓷板被放置在一个塑料袋中，在烧结前于70℃环境下固化24小时。根据偏高岭土矿物聚合物涂层的制备方法，先前的研究使用在750℃下煅烧 24 小时的煅烧高岭土与碱性溶液混合。三样品的混合比例分别为硅铝比不同的MK1，MK2和MK2.5。以氢氧化钠溶液为原料制备碱性活化剂，并且在MK1中加入铝酸钠，在MK2中加入硅酸钠。接着在地聚合物的制备中加入相应数量的偏高岭土。对于MK2.5这一组，在加入偏高岭土之前，将胶态氧化硅溶于氢氧化钠，然后在一个封闭的塑料容器中放置1天。三偏高岭土基组合物通过高速新基搅拌5 min后消泡30秒均化。在涂层金属基底上，使用浸渍法得到的典型的涂层厚度为0.3 - 0.8毫米。聚合物涂层和前体材料的组成列于表3。

表3

涂层方法

在涂料应用中，常用的技术是刷涂、喷涂和浸渍。基于穆斯塔法等人的研究，粉煤灰无机聚合物涂层是通过混合硅酸铝以及由12 M氢氧化钠（NaOH）溶液和硅酸钠（Na₂SiO₃）制备而成的碱活性剂制备的。然后，通过使用浸渍法，将该浆料施加到陶瓷基片上。涂层的厚度在0.3-0.5毫米之间。浸涂工艺影响了涂层的厚度，并直接影响了适合于高温的防火材料的效果。Temuujin J.等人用0.5毫米直径的喷嘴喷枪得到0.5-0.7毫米的薄涂层。最好使用如喷涂这样的涂层方法，这样可得到很强的均匀涂层，可应用于钢基体上。喷涂粉煤灰无机聚合物涂层的热性能强烈依赖于材料的内部结构。当采用喷涂的方法时，水和水泥的质量比是非常重要的，因为增加喷涂物中水的含量可降低其聚合反应速率。

力学性能

粘合强度

以前的研究已经进行了基于偏高岭土地聚合物涂层在不锈钢和碳钢基板上应用不同的硅铝比实验。样品标记为MK1，MK2和MK2.5。地质聚合物涂层附着力强烈依赖于组成。MK2.5表现出较强的粘附行为，其在不锈钢和碳钢基板上的粘附力都大于3.5 MPa，其粘附能力超过了Elcometer 106的粘附能力。尽管如此，拉泰拉等人的研究表明表明，偏高岭土聚合物的Si：Al = 2和Na：Al = 1时，对钢的附着力强 。目前的研究表明，同一成分的聚合物对钢的附着力比较弱。这种可变性可能是因为聚合物制备的差异。不同的聚合物组合物对金属的粘附强度的差异显然和表面粗糙度是不相关的，因为所有的金属基板是用同样的方法制备的。MK2.5样品的高收缩性被认为是由大量的弱结合水所导致的，这也可能是本样品对金属基材附着力强的原因之一。表4列出了地质聚合组合物的抗压强度和它们对金属基材的粘合强度。

表4

抗弯强度

根据穆斯塔法等人对煤灰地质聚合物涂层的研究，使用弯曲试验对机械性能进行测定。随着烧结温度的升高，材料的抗压强度得到明显的提高。除此之外，被涂到低碳钢上的飞灰的粘合强度的结果是2.7兆帕，而涂到不锈钢上的结果是0.25兆帕。大量钙的存在可能影响聚合过程和改变微观结构。由于这些性能，粉煤灰被认为是一种潜在的能够在固体表面形成具有粘结强度高、使用寿命长的，能用来做维护基础设施的涂层材料。作为一种无机材料，地质聚合物材料因其优异的机械、化学和耐热性能而具有防火和保护涂层的潜力。表5列出了粉煤灰无机聚合物涂层的抗弯强度。

表5

热评估

在过去研究的基础上，利用DI-24 adamel lhomargy膨胀计测定的偏高岭土聚合物涂层的热膨胀行为得到评价热特性。本研究基于偏高岭土

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