復(fù)合型強(qiáng)化陶瓷薄板的研制

摘 要：本研究通過(guò)在陶瓷薄板背面復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂型玻璃鋼材料，可將產(chǎn)品的破壞強(qiáng)度提高2~5倍，得到輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料，拓寬了應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞： 陶瓷薄板；玻璃鋼復(fù)合材料；輕質(zhì)高強(qiáng)

1前 言

目前高檔建筑裝飾市場(chǎng)外墻裝飾材料大多為天然石材，但石材是天然礦產(chǎn)，開(kāi)采難度大，且產(chǎn)量小、重量大、強(qiáng)度差，放射性容易波動(dòng)超標(biāo)，不符合綠色環(huán)保產(chǎn)品的要求。蒙娜麗莎生產(chǎn)的900mm×1800mm×3.5mm的大規(guī)格陶瓷薄板，重量只有普通墻地磚的 1/3～1/2，可節(jié)約原料 40％～60％，節(jié)約能源 30％～40％，減少煙氣排放20%以上。同時(shí)可大幅度降低建筑荷重。因此，大規(guī)格陶瓷薄板的研究開(kāi)發(fā)對(duì)建筑陶瓷行業(yè)的發(fā)展具有舉足輕重的作用。然而，大規(guī)格陶瓷薄板因其面積大、厚度薄，破壞強(qiáng)度低等問(wèn)題限制了其使用范圍。本研究通過(guò)在陶瓷薄板背面復(fù)合玻璃鋼材料，大大提高了陶瓷薄板的強(qiáng)度，以拓寬其應(yīng)用范圍。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)材料

陶瓷薄板采用廣東蒙娜麗莎陶瓷有限公司生產(chǎn)的900mm×1800mm×3.5mm規(guī)格產(chǎn)品；雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂（E44型）、593型固化劑（二乙烯三胺類(lèi)改性）及稀釋劑丙酮由佛山化工廠(chǎng)生產(chǎn)；玻璃纖維布（厚度0.3mm）由佛山市興國(guó)玻璃纖維有限公司提供。

2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

如圖1所示，該復(fù)合型強(qiáng)化陶瓷薄板包括陶瓷薄板1和玻璃鋼材料2。所述玻璃鋼組合材料中樹(shù)脂選用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，重量百分比占60%~80%。固化劑選用脂肪多元胺類(lèi)及其改性物，重量百分比占10%~20%。稀釋劑選用丙酮，重量百分比占10%~20%。經(jīng)室溫24h固化后玻璃鋼層厚度為0.3~1.5mm，包含1~3層0.3mm厚的玻璃纖維布。

具體操作步驟為：首先將1.5kg 593型固化劑在2分鐘內(nèi)均勻加入到7kgE44型環(huán)氧樹(shù)脂中，邊加邊攪拌，加完后再加1.5kg丙酮稀釋劑攪拌均勻組成玻璃鋼樹(shù)脂膠液備用，該膠液須在半小時(shí)內(nèi)用完，否則粘度變大，影響施膠效果。再將900mm×1800mm×3.5mm陶瓷薄板背面用100目砂紙簡(jiǎn)單打磨清潔處理后，涂覆一層配好的膠液，保證充分潤(rùn)濕磚面后再在上面平鋪一層厚度為0.3mm、尺寸為920mm×1820mm的玻璃纖維布，再涂覆膠液，繼續(xù)平鋪第二層玻璃纖維布，再涂覆膠液，這樣形成具有兩層玻璃纖維布的復(fù)合玻璃鋼材料；同樣可以得到三層玻璃纖維布的復(fù)合材料，可按實(shí)際需要選擇所需的玻璃纖維布層數(shù)，經(jīng)室溫放置24h固化后即得玻璃鋼強(qiáng)化陶瓷薄板。玻璃鋼層厚度與膠液涂覆厚度及玻璃纖維布厚度相關(guān)，操作過(guò)程中需保證玻璃纖維布完全浸潤(rùn)膠液。

3 結(jié)果與討論

由于復(fù)合材料彈性太好，如果規(guī)格太大，測(cè)試強(qiáng)度時(shí)試樣即使壓到測(cè)力儀操作臺(tái)面上也不會(huì)斷裂。故我們將復(fù)合型強(qiáng)化陶瓷薄板切成300mm×300mm規(guī)格，對(duì)比相同規(guī)格的陶瓷薄板基體，通過(guò)DFM智能數(shù)字測(cè)力儀測(cè)得的抗折強(qiáng)度及破壞強(qiáng)度如表1。

由上表可知，與陶瓷薄板基體相比，復(fù)合3層玻璃纖維布的陶瓷薄板抗折強(qiáng)度提高了2.8倍，破壞強(qiáng)度提高了將近5倍，真正達(dá)到了輕質(zhì)高強(qiáng)。

試驗(yàn)過(guò)程中我們對(duì)比了兩種玻璃鋼材料，發(fā)現(xiàn)用不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鋼體系因固化時(shí)收縮率太大（4%~6%），與吸水率小于0.3%的陶瓷薄板粘結(jié)力不強(qiáng)，容易剝離。而環(huán)氧樹(shù)脂體系固化收縮率相對(duì)較小，一般為1％～2％。并含有較多的活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等，這些極性基團(tuán)賦予環(huán)氧固化物以極高的粘接強(qiáng)度及內(nèi)聚強(qiáng)度，因此它的粘接性特別強(qiáng)，理化性能優(yōu)良。成品具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕。綜合性能比普通的不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鋼強(qiáng)很多，因此我們選用環(huán)氧樹(shù)脂體系。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)玻璃鋼復(fù)合強(qiáng)化后，大規(guī)格陶瓷薄板實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)高強(qiáng)，克服了天然石材增加建筑物負(fù)重、施工難度大等問(wèn)題，拓寬了陶瓷薄板的應(yīng)用范圍。