稀土氟化物對高嶺石相變動力學和地聚合物力學性能的影響.pdf

1、高嶺土主要成分是高嶺石，廣泛地應(yīng)用到化工、造紙、陶瓷、涂料和國防行業(yè)，是一種非常具有價值且可以作為合成綠色膠凝材料地聚物原料的天然礦物材料。因稀土元素的特殊電子層，使得它擁有獨特的催化及協(xié)同作用，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。
　　本文采用綜合熱分析技術(shù)對高嶺石和高嶺石中摻入稀土氟化物ErF3、LaF3、NdF3、PrF3及YF3的量為n(Al)/n(Re)=100的相變過程進行動力學分析，研究了稀土氟化物對其相變過程的影響，利用Coats-

2、Redfern以及Achar方程分析脫羥基過程得到動力學參數(shù)，用Kissinger方程、Ozawa方程以及Johnson-Mehl-Avrami(JMA)修正方程(Ⅰ)來計算高溫相變過程的動力學參數(shù)，用XRD和FTIR研究高嶺石和摻入不同稀土氟化物的高嶺石的物相、結(jié)構(gòu)以及化學鍵的變化，測得制備得到地聚物的抗壓強度，探究不同稀土氟化物以及摻量對地聚物力學性能的影響，得到以下結(jié)論：
　?。?）高嶺石熱分解反應(yīng)過程符合化學反應(yīng)模型F3機

3、理，摻入稀土氟化物的高嶺石熱分解過程均符合F2機理，脫羥基過程中達到最大速率時的溫度大小順序為：摻入ErF3>摻入PrF3>摻入NdF3>摻入LaF3>摻入YF3>摻入ErF3>高嶺石。空白高嶺石熱分解過程的活化能Ea和指前因子lnA平均值分別為281.64KJ/mol和44.2531，摻入ErF3的高嶺石分別為：219.49KJ/mol和32.7281；摻入LaF3的高嶺石分別為：203.57 KJ/mol和30.5123；摻入NdF

4、3的高嶺石分別為：201.33KJ/mol和30.1208；摻入PrF3的高嶺石分別為：209.20 KJ/mol和31.2811；摻入YF3的高嶺石分別為：199.40KJ/mol和29.854。說明稀土氟化物明顯有助于降低高嶺石熱分解反應(yīng)的活化能和指前因子，有利于脫羥基反應(yīng)的進行。
　?。?）采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)計算出高嶺石高溫相變活化能分別為677.32KJ·mol-1、698.

5、72 KJ·mol-1以及688.02KJ·mol-1，高嶺石的頻率因子lnυ為62.6299，而摻入稀土氟化物的高嶺石的高溫相變活化能及頻率因子lnυ都有較大程度的升高，表明稀土氟化物使得高嶺石的相變活化能與頻率因子增大，摻入YF3的高嶺石的相變活化能增大幅度最小，摻入LaF3的高嶺石相變活化能增加的幅度最大。
　?。?）利用正交試驗找出用偏高嶺石制得地聚物的最佳試驗條件為：NaOH濃度為10 mol/L，液固比為1.0，水玻璃