陶瓷纖維板用無(wú)機(jī)膠粘劑的研究

王寶祥，沈毅，李鋒鋒，佟計(jì)慶，單正萍，趙煥悅

（1.唐山華纖科技有限公司，唐山 063000；2.華北理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510640）

1 前言

隨著新材料技術(shù)的日益發(fā)展，無(wú)機(jī)纖維板已經(jīng)成為重要的耐火保溫材料[1]。目前，無(wú)機(jī)纖維板主要包括玻璃纖維、巖棉纖維和硅酸鋁纖維等種類(lèi)，已經(jīng)成為耐火、保溫相關(guān)行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品[2,3]。唐山華纖科技有限公司開(kāi)發(fā)了利用煤矸石和粉煤灰等工業(yè)冶金廢料為原料生產(chǎn)陶瓷棉保溫板產(chǎn)品，產(chǎn)品耐高溫800℃、防火等級(jí)達(dá)A1 級(jí)，阻燃性?xún)?yōu)于傳統(tǒng)保溫產(chǎn)品，且具有優(yōu)良的力學(xué)和耐久性能，成果水平達(dá)到“國(guó)際先進(jìn)”。陶瓷棉保溫板產(chǎn)品不僅廣泛的應(yīng)用于電力、鋼鐵、水泥等工業(yè)生產(chǎn)的耐高溫、防火和保溫領(lǐng)域，目前還在向建筑保溫，軍工船舶等領(lǐng)域發(fā)展，應(yīng)用市場(chǎng)廣闊。目前，無(wú)機(jī)纖維板產(chǎn)品主要采用有機(jī)樹(shù)脂作為的膠粘劑，不僅成本高昂，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，還會(huì)造成環(huán)境污染[4,5]。因此，唐山華纖科技有限公司與華北理工大學(xué)合作研發(fā)了一種用于陶瓷纖維板的無(wú)機(jī)膠粘劑，該種膠粘劑無(wú)味無(wú)毒無(wú)害，成本僅為樹(shù)脂膠粘劑的1/5，通過(guò)憎水劑的引入可以使產(chǎn)品的憎水率達(dá)到99%以上。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 陶瓷纖維板的制備

將順浩公司生產(chǎn)的30cm×30cm×5cm 陶瓷纖維毯，浸漬于調(diào)配好的無(wú)膠粘劑1min，然后經(jīng)過(guò)抽濾，微波烘干得到陶瓷纖維板樣品。

2.2 陶瓷纖維板性能指標(biāo)檢測(cè)

（1）容重：采用下列公式計(jì)算陶瓷纖維板的容重。

（2）憎水率：根據(jù)國(guó)標(biāo)《絕熱材料憎水性試驗(yàn)方法使用》GBT 10299-2011，采用國(guó)標(biāo)型保溫材料憎水測(cè)定儀測(cè)試樣品的憎水性能，計(jì)算公式如下。

m1、m2分別為憎水實(shí)驗(yàn)前、后的纖維板質(zhì)量

V 纖維板體積，ρ 纖維板的密度

（3）抗壓和拉拔強(qiáng)度：根據(jù)《建筑用絕熱制品壓縮性能的測(cè)定》GBT 13480-2014，《建筑用絕熱制品垂直于表面抗拉強(qiáng)度的測(cè)定》GBT 30804-2014，采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定樣品的抗拉和抗壓強(qiáng)度。

（4）導(dǎo)熱系數(shù)：采用TC3200 型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x測(cè)定樣品導(dǎo)熱系數(shù)。

（5）微觀結(jié)構(gòu)：采用掃描電鏡檢測(cè)無(wú)機(jī)粘結(jié)劑對(duì)陶瓷纖維微觀結(jié)構(gòu)的影響。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 膠粘劑對(duì)性能指標(biāo)的影響

采用自主研發(fā)的無(wú)機(jī)膠粘劑，制備了陶瓷纖維板樣品，并對(duì)樣品的容重、憎水率、抗壓和拉拔強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表1 所示，兩個(gè)樣品的檢測(cè)結(jié)果均超過(guò)了陶瓷纖維樣品的達(dá)到國(guó)標(biāo)GB 25975-2018《建筑外墻保溫用巖棉制品》要求。

表1 陶瓷纖維板性能指標(biāo)

3.2 膠粘劑對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖1 出示了浸膠前（a）和浸膠后（b）陶瓷纖維的掃描電鏡圖。如圖1 所示，浸膠前，陶瓷纖維直徑為3～5μm，表面光滑。浸膠后，陶瓷纖維的結(jié)構(gòu)形貌變化不大，膠粘劑包裹于纖維表面或分散于纖維孔隙中，交織成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于提高陶瓷纖維板的力學(xué)性能。

圖1 浸膠前（a）和浸膠后（b）陶瓷纖維的掃描電鏡圖

4 結(jié)論

本文采用無(wú)機(jī)膠粘劑制備的陶瓷纖維板的性能指標(biāo)均超過(guò)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且該種膠粘劑成本低廉、無(wú)毒無(wú)害、使用方便簡(jiǎn)單，符合對(duì)當(dāng)今社會(huì)對(duì)綠色環(huán)保的要求，具有廣闊的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。