地质聚合物合成活化剂溶液的优化：热化学稳定性、序列化与标准化
材料科学
2025-06-17 v1 数学物理
math.MP
最优化与控制
应用物理
化学物理
摘要
地质聚合物是传统粘结剂的可持续替代品，但其商业可行性受到缺乏标准化活化剂溶液制备方法的制约——活化剂是地质聚合物合成的关键碱性原料。本研究采用实验与建模相结合的方法，评估了基于硅酸钠的活化剂的热化学稳定性、溶解度约束和硅形态行为。利用定量 29Si NMR 分析、热力学稳定性和三维溶解度建模，本研究确定了能够最小化不可逆沉淀风险并优化混合时间的最佳制备条件。关键发现表明，与优化后的活化剂溶液制备相关联的较高溶液温度能够增强热化学稳定性和反应活性，而冷却则会增加黏度和不稳定溶液行为的可能性，这可能需要废弃。原料的添加顺序直接影响溶液是否变得不稳定，最优顺序为水、碱氢氧化物、可溶性硅酸盐，以确保更高的工艺可靠性。一个预测模型和配套的可视化工具使从业者能够通过量化基于原料组成和溶液温度的初始阶段与最终/不稳定阶段及温度来评估溶液可行性和确定稳定性窗口。这些结果有助于提高地质聚合物研究的可重复性和质量控制，并代表了制定活化剂溶液合成标准操作规程的重要一步。
引用
@article{arxiv.2506.12941,
title = {Optimisation of Activator Solutions for Geopolymer Synthesis: Thermochemical Stability, Sequencing, and Standardisation},
author = {Ramon Skane and Franca Jones and Arie van Riessen and Evan Jamieson and Xiao Sun and William D. A. Rickard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12941},
year = {2025}
}