无机聚合物力学特性与结构特征之关系探讨 - 台北科技大学.pdfVIP

Conference on Resources Engineering 2011 July, 21-22, 2011 NCKU, Tainan, Taiwan 無機聚合物力學特性與結構特徵之關係探討 呂軒志 a* 王泰典 b 鄭大偉 c 翁祖炘 c a 台北科技大學資源工程研究所 博士生 b 台北科技大學資源工程研究所 副教授 c 台北科技大學資源工程研究所 教授 * markey_zoo@ 通訊 ： 摘要 本研究探討無機聚合物力學特性與結構特徵之關係。首先依據實驗設計法進行試驗，透過統計分析探討無 機聚合物力學特性之主要因子，並根據分析結果選定力學特性相關參數，如單軸壓縮強度、變形模數、劈裂強 度及模數比等的高、低兩種組合，利用 XRD 、SEM 、IR 及 NMR 等進行結構特徵分析，探討力學特性與結構特 - 徵之關係。研究結果顯示，影響無機聚合物力學特性之主要因子為溶液中 OH 濃度，且與 SiO 成份含量具交互 2 影響，其次則為 Na2O 含量多寡；SEM 與物性試驗結果顯示，單軸壓縮強度高之無機聚合物其結構較為緻密， 變高嶺土的殘像較不明顯；XRD 分析無明顯差異，2θ 角僅由原先變高嶺土的 19-22 度偏移至 25-28 度；FTIR 光譜顯示無機聚合物於波長 980 、862 及 680 cm-1 等有明顯的 Si-O-Si(Al) 、Si-OH 及 AlO group 之波峰，且變高 2 嶺土原有之四配位的 Al-O 鍵則消失；29Si NMR 分析顯示，無機聚合物中 Si 離子主要結構為 Q4(3Al) ，且具力 學特性的差異的無機聚合物會有其他不同的配位 Q (nAl)結構存在；27Al NMR 分析則顯示，各配比組成之無機 n 聚合物中皆存在 Al(4)之訊號，以半高寬為半定量分析指標，力學強度較佳的無機聚合物訊號較強，顯示系統較 為穩定。 關鍵字 ：無機聚合物、實驗設計法、變形模數、模數比、結構特徵。 MacKenzie (2010)探討組成成份對無機聚合物微結構 一 、前言 及力學強度之影響指出，無機聚合反應雖較適於高鹼 度環境中，但如反應中 Ca 離子含量過高，則易與 OH 無機聚合物(Geopolymer)係一種半晶質至非晶質 反應形成 CaOH 並阻礙無機聚合物反應生成，致使無 之三維鋁矽酸鹽礦物，是由 SiO 及 AlO 四面體共用 機聚合物結構發展不完全，造成力學特性變差。 4 4 氧原子相互鍵結形成 Si-O-Al 之封閉架狀結構，鍵結 Rovnanik (2010)則以製程因子探討無機聚合物之力學 方式則以離子鍵及共價鍵為主，並有部份的凡得瓦爾