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聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料及其性能研究
摘要：
本文针对聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料的研究，采用表面改性聚氨酯（TPU）改性粉煤灰，并采用模板法制备多孔复合材料，研究了不同TPU用量时多孔复合材料的性能，并采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对多孔复合材料的结构和形貌进行了表征。研究结果表明，TPU改性对提高粉煤灰的力学性质和抗裂性能具有明显效果，同时，TPU改性粉煤灰与模板引入的气孔共同构成多孔结构，多孔复合材料具有良好的透气性和吸水性。本文的研究结果对于精细化处理、改性和利用煤炭资源具有一定的参考价值。
关键词：聚合物改性粉煤灰；多孔复合材料；表面改性聚氨酯；模板法；性能。
正文：
1.引言
20世纪60年代以来，多孔材料作为一类重要的新型材料，在过滤、吸附、分离、隔热、保温等方面具有广泛的应用，是目前研究的热点。粉煤灰作为一种工业废弃物，其应用价值一直备受关注。粉煤灰本身是一种较为脆性的材料，难以维持高强度和高韧性，因此需要通过改性提高其性能。聚氨酯（TPU）是一种常用的表面改性剂，其具有良好的机械性能和耐候性，可用于改善粉煤灰的性能。与此同时，多孔复合材料可以在粉煤灰与TPU改性后进一步提升其性能。模板法是制备多孔复合材料的常用方法，通过控制模板的形状和尺寸可以调节多孔结构的形态和大小。因此，本文基于粉煤灰、TPU和模板，制备多孔复合材料，并研究其性能。
2.实验部分
2.1实验材料
本实验采用以下材料：粉煤灰（FG，俄罗斯进口）、聚氨酯（TPU，宁波瑞昌化工有限公司）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，优威特特种化学品有限公司）、氯化钠（NaCl，公司）。
2.2实验方法
2.2.1TPU改性FG的制备
采用溶液共沉淀法制备TPU改性FG。将FG溶于浓盐酸中，并在搅拌下加入TPU溶液，静置后去除浸渍液，再重复以上步骤，最后进行旋转干燥，得到TPU改性FG。
2.2.2模板法制备多孔复合材料
CTAB和NaCl分别作为阳离子表面活性剂和阴离子模板，加入TPU改性FG中，调节浓度、温度和沉淀时间，使形成孔隙结构，随后进行真空干燥和煅烧，得到多孔复合材料。
2.3实验结果
2.3.1TPU改性FG的性质
采用XRD和SEM表征TPU改性FG的结构和形貌。TPU改性对FG的结构和晶体形态均有明显的影响，TPU改性FG呈现出粗糙、多孔的表面形态和不规则的晶体形态。其力学性质和抗裂性能均得到提高。
2.3.2多孔复合材料的性质
通过SEM和XRD研究不同TPU用量时多孔复合材料的结构和形貌。结果表明，随着TPU用量的增加，多孔复合材料强度和韧性均得到提高，且孔隙结构的大小和形态得到调节。多孔复合材料具有良好的透气性和吸水性，对于改善煤炭废弃物的利用具有重要意义。
3.结论
本文采用表面改性聚氨酯（TPU）改性粉煤灰，并采用模板法制备多孔复合材料，研究了不同TPU用量时多孔复合材料的性能，并采用SEM和XRD对多孔复合材料的结构和形貌进行了表征，得到如下结论：
（1）通过TPU改性可明显提高粉煤灰的力学性质和抗裂性能，TPU改性粉煤灰与模板引入的气孔共同构成多孔结构。
（2）多孔复合材料具有良好的透气性和吸水性，其强度和韧性随着TPU用量的增加而提高，且孔隙结构的大小和形态得到调节。
综合来看，本文的研究结果为煤炭资源的精细化处理、改性和利用提供了一定的参考价值。