27AlNMR谱图提供Al原子周围的结构信息。研究表明,AlO6(VI配位)化学位移位于0~16 ppm,AlO4 (IV配位)化学位移位于55~80 ppm,AlO5(V配位)化学位移位于23~35 ppm[7]。为了进一步了解氯化铝 固化样品中铝配位数的变化及其聚合反应过程,本文进行了不同浓度氯化铝溶液固化样品的27AlNMR试 验。图4是固化样品(固化剂浓度分别为1 mol/L、2 mol/L和3 mol/L,胶凝剂与固化剂的体积比均为4∶1) 的27AlNMR谱图。由图4可知: 1mol/L的氯化铝溶液固化样品的主峰位置在1. 77 ppm附近,其Al以VI配 位为主,也有IV配位A;l 2 mol/L的氯化铝溶液固化样品的主峰位置在54 ppm附近,其Al以IV配位为主, 仍有VI配位存在; 3 mol/L的氯化铝溶液固化样品只有54 ppm附近一个峰,仅有IV配位的Al存在。因此, 随着氯化铝溶液浓度的增大,化学位移向化学位移小的方向移动, 54 ppm附近的共振峰表明更多的Al3+与 [SiO4]连接或者说更多的Si4+被Al3+取代,聚合物的聚合程度越高,生成的铝硅酸盐聚合物就越稳定,其耐 水性也越好。
4 结 论
通过对水玻璃与结晶氯化铝溶液的固化产物的红外光谱、拉曼光谱和核磁共振光谱分析表明:氯化铝与 水玻璃发生了化学反应,促使水玻璃的凝聚和聚合,不同浓度的氯化铝溶液生成不同聚合程度的铝硅酸盐聚 合物,Al3+进入硅酸盐结构中有利于增加其胶结强度和耐水性。氯化铝溶液的浓度越大,固化产物中就有越 多的Al3+与[SiO4]连接,生成的铝硅酸盐聚合物的聚合程度越高,其胶结强度越高,耐水性也越好。
参考文献
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